单纵模激光器和多纵模激光器有什么区别？

  激光技术作为现代工业与科研的核心工具，其输出模式的差异直接决定了应用场景的边界。单纵模激光器与多纵模激光器作为两大主流类型，通过谐振腔内振荡模式的不同，在频谱特性、光束质量及功率输出上形成鲜明对比。四川梓冠光电将带你深入解析两者的技术差异，并探讨其在精密制造、通信及科研领域的创新应用。

  一、频谱特性的区别

  单纵模激光器的核心特征在于其谐振腔内仅支持单一频率的激光振荡，通过色散腔法（如棱镜或光栅）或标准具选频技术，将增益带宽内的其他频率分量抑制，仅保留单一纵模。这种特性使其频谱线宽可窄至千赫兹甚至更小，相干长度可达数百米，远超普通激光器。例如，在光纤传感领域，单纵模激光器凭借其超窄线宽特性，可实现纳米级应变或温度变化的精确测量。

  多纵模激光器则允许谐振腔内多个频率同时振荡，其频谱呈现多峰结构，线宽可达吉赫兹级。尽管各纵模的相位关系随机，但通过锁模技术（如主动锁模或被动锁模），可将这些纵模的相位同步，从而输出脉宽仅皮秒量级的超短脉冲。这种特性在激光雷达中尤为重要，多纵模激光器可结合频率梳技术，通过多波长并行探测提升三维成像的分辨率与速度。

  二、光束质量与功率输出的区别

  单纵模激光器通常采用单横模（基横模）设计，光强分布呈高斯型，光束质量因子M²接近1，发散角极小。这种特性使其在微纳加工领域具有不可替代的优势。例如，在半导体光刻中，单纵模激光器配合空间光调制器，可实现亚微米级线宽的图形转移；在眼科手术中，其聚焦光斑直径可控制在50微米以内，显著降低热损伤风险。

  多纵模激光器虽光束质量略逊（M²>1.5），但通过增大谐振腔尺寸或采用多模光纤，可实现千瓦级功率输出。在工业焊接领域，多纵模激光器凭借其高能量密度，可穿透10毫米以上厚钢板，实现深熔焊；在激光切割中，其光斑能量分布均匀性更优，可减少切割面毛刺，提升加工效率。

  三、应用范围的区别

  单纵模激光器的应用场景高度依赖其频谱纯度与相干性。在量子通信中，其低相位噪声特性可保障纠缠光子对的稳定传输；在冷原子干涉仪中，单纵模激光器作为冷却与操控光源，将原子团温度降至纳开尔文级。此外，其作为泵浦源，可驱动光学参量振荡器产生可调谐中红外激光，应用于气体分子光谱分析。

  多纵模激光器则更侧重于高功率与能量转换效率。在激光惯性约束聚变研究中，多纵模激光器通过多束光束时空同步，可实现靶丸的对称压缩；在增材制造中，其高功率密度可加速金属粉末熔融，缩短制造周期。值得关注的是，多纵模激光器在激光清洗领域展现出独特优势，通过调整纵模数量，可精准控制表面氧化层的剥离厚度，避免基材损伤。

  单纵模与多纵模激光器的技术分野，本质上是精密控制与功率输出的矛盾统一。前者以频谱纯度为基石，构筑起量子通信、精密测量等领域的科技高峰；后者以能量密度为利刃，开辟了工业制造、能源开发的新纪元。随着超快激光技术与智能控制算法的融合，两者之间的界限或将进一步模糊，但其在各自领域的核心价值，仍将是推动激光技术演进的关键力量。