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一、激光模式是真实的物理存在还是抽象的数学公式

        激光的模式或横模结构，指的是激光垂直于传播方向上平面内的能量分布模式。能量分布的测量使用基于CCD的光斑分析仪或者工业相机，测量投影到每个像素上的强度值对应标伪色彩，不同颜色代表不同的强度值。如下图所示，左图为单基模式，成完美的高斯分布。我们暂时假设激光单阶模式是物理存在的，假设右图是由多个模式叠加起来的。叠加的效果，接近平顶的一个能量分布。

        将下图的不同模式叠加在一起，比如LP01+LP21+LP31乘以不同的系数，叠加后的结果是一个近平顶的能量分布。最终使用CCD测量的结果如上右图的结果。

        从最终CCD测量的叠加后的能量分布模式，观察不到多模激光模式的构成。那激光的不同模式或单一模式是否是一种真实的物理存在？还是说只是对叠加模式进行分析的一种抽象的丈量标准或者仅仅是基于数学模型抽象出来的方程的几个解。

        模式的形成是由于横截面内存在传输分量（发散角）而导致光束大小的产生，由于存在衍射损耗或几何损耗（光束传输到腔外或光纤包层内），横截面内的能量经过损耗后会形成一种衍射或几何损耗很小的光场结构，那种经历了损耗后，稳定存在的空间光场分布我们就叫做激光模式。模式总能在同一腔体内同一位置重复出现，一旦模式形成，无论是腔体是否提供能量进行振荡加强，或介质造成吸收损耗、内部结构造成衍射损耗或几何损耗，都不能改变它的能量空间分布结构，腔体对他的作用结果只有相位的延迟和幅度的增减。把这种性质不变的结构叫做模式。模式在腔体内经过了苛刻的考验 。当从激光器出来的激光在自由空间传播时，如果没有较大的干扰，它一直会保持他的模式传输。当固有模式在完美无像差（衍射受限）光学系统传输时，也不会改变它的光学模式。在实际的观察中，只有单基模和单低阶模可以单独观察到，多数的其他模式都是混合存在，或在激光器外使用衍射的方式制造出来。

        激光模式物理概念较难描述清楚。使用数学描述就是本征函数，激光腔的本征函数。本征值就是经过腔体作用后导致的相位延迟和幅度的加强或衰减。本征值和本征函数描述了激光本征模式的传输特性。

二、可以通过一定的衍射元件将单基模变化为其它单阶模，如下图所示：

            上图使用一个1064nm的DFB激光器，经过L1透镜的准直，PH小孔空间滤波，P偏振片起偏，照射到空间光调制器SLM上。SLM相位型空间光调制器分成两部分，分别编程，将DFB的单基模转换成单阶模，另一半可编程另外的单阶模式对应的相位模板，经过两次SLM的作用，相当于两个不同的单一模式正交处理，在CCD上得到很模糊微弱的图像，证明了两个模式确实是正交的。

三、多模激光的本征模式分解：

        U为多模激光，照射到空间光调制器SLM上，可以根据入射的多模光束U的特征，编辑对应不同的本征模式的相位信息到SLM上，相当于多模激光U和不同的本征模式做乘法积分。可以通过编辑的本征模式将U中包含的本征模式提取出来，投射到CCD上，根据CCD上出现的模式和SLM上编辑的本征模式信息得到对应的本征模式及其权重信息。

多模激光同时分解的到基本的模式

单模光斑阵列分解

        近轴光束通过单透镜变化后，焦点能量分布对应近轴光束的发散角能量分布。通过合理的设计折射元件或衍射元件，可以将近轴单一光束分布成阵列光束。可以设计折射元件 XY方向对光束不同离散分布的倾斜角度，给平行光束带来不同的倾斜量，倾斜量最后在焦平面上体现等间距的光斑分布。

      衍射元件可设计衍射光栅不同的衍射级次，将衍射级次衍射强度一致，不同的衍射级次对应不同的衍射角度，体现在焦平面上也是等间距的光斑。

      假设单光束为混合的多模结构，也可以通过计算本征模式的相位函数，设计衍射元件，将不同的模式引入不同的倾斜角或衍射角在焦平面将不同的单阶模式分离开。