Fyzikální vlastnosti laseru

Odhadovaná doba čtení: 19 minut

Laser je druh optického záření, které využívá principu stimulovaného záření atomů nebo molekul k excitaci pracovní látky. Všechny fotony ve stejném laserovém paprsku mají stejnou frekvenci, stejnou fázi a stejnou polarizaci a směr šíření. Proto je laser koherentní světelné záření s dobrou monochromatičností, silnou směrovostí a extrémně vysokým jasem. Technologie laserového zpracování je systematické inženýrství integrující světlo, mechaniku a elektřinu. Také se prolíná s mnoha disciplínami, jako je fyzika, materiály, stroje a automatizace. Je to jedna z hraničních oblastí vědeckého a technologického rozvoje. Laserová technologie a zařízení se v posledních letech rychle vyvíjely a země po celém světě jim věnovaly stále větší pozornost.

Vlastnosti laseru

Jako koherentní světlo má laser mnoho vlastností.

Dobrá monochromatičnost

Podstatou světla je jakési záření elektromagnetických vln. U záření elektromagnetických vln platí, že čím delší koherenční délka, tím užší šířka spektrální čáry a čistší barva, tedy lepší monochromatičnost světla. Vezmeme-li jako příklad HeNe laser, délka koherence laseru je asi 4×10⁴m Před příchodem laserů byla nejlepším monochromatickým světelným zdrojem kryptonová lampa, která produkovala koherentní délku světelného záření asi 0,78 m. Viditelné buzení je nejjednodušší světelný zdroj na světě.

Vysoký jas

Vysoký jas je další vynikající vlastností laseru. Obecně platí, že intenzita světelného záření vyzařovaná jednotkovou plochou vyzařující světlo ΔS, jednotková šířka světelného záření Δν a úhel divergence θ jsou definovány jako monochromatický jas B_λ světelného zdroje.

B_λ =P/ΔSΔνθ² (2.1)

Ve vzorci je P výkon laseru.

Přestože je celkový výkon vyzařovaný sluncem vysoký, šířka světelného záření Δν je velmi široká, úhel divergence θ je velký a monochromatický jas je stále velmi malý.

Přestože jsou Δν a θ malé, laser má vysokou monochromatickou jasnost. Uvádí se, že monochromatický jas laseru B_λ produkovaný vysoce výkonnými lasery je dokonce 100 bilionkrát vyšší než u slunce.

Silná směrovost

Z mechanismu generování laseru je vidět, že za podmínek rovnoměrného média šíření je úhel divergence θ laseru omezen pouze záběrem;

θ=1,22λ/D (2,2)

Ve vzorci je λ vlnová délka a D je průměr bodu zdroje světla.
Vzdálenost mezi Zemí a povrchem Měsíce je asi 3,8×10⁵km. Laserový paprsek dosáhne Měsíce s nejlepším ohniskem a průměr jeho bodu je jen desítky metrů.

Dobrá soudržnost

Nejdelší časový interval, během kterého světlo vytváří koherenci, se nazývá koherenční čas τ. V koherenčním čase se největší vzdálenost, kterou světlo urazí, nazývá koherenční délka Lc.

L_C =cτ=λ²/Δλ (2,3)

Ve vzorci je c rychlost světla.
Protože šířka pásma laseru Δλ je velmi malá, koherenční délka Lc je velmi dlouhá. Ve skutečnosti, pokud je monochromatičnost dobrá, je dobrá i koherence a délka koherence je také delší.

Vysoce koncentrovaná energie

Některé vojenské, letecké, lékařské a průmyslové lasery mohou produkovat vysokou laserovou energii. Například výstupní výkon lasery pro jadernou fúzi může být až 10¹⁸W. Dokáže překonat odpudivou sílu mezi jádry a realizovat reakci jaderné fúze. S rozvojem technologie laserových ultrakrátkých pulzů mohou lidé používat technologii zesílení pulzu k získání laserů. Se špičkovým výkonem až 10¹⁵W ze safírových laserových zařízení dopovaných Tiem používaných ke generování extrémně krátkých laserových pulzů.

Základní princip generování laseru

Interakce světla a hmoty

Základní předpoklady atomové teorie

Předpoklad stacionárního stavu atomu Veškerá hmota se skládá z atomů. Atomový systém je v sérii nespojitých energetických stavů. Kolem jádra je dráha elektronů nespojitá a atom je ve stabilním stavu s konstantní energií. Říká se mu stacionární stav atomu a stav odpovídající nejnižší energii atomu se nazývá základní stav.

Pokud elektron na vnější dráze atomu získá určité množství energie zvenčí. Elektron přeskočí na vnější orbitální pohyb. Energie atomu se zvyšuje a v této době se atom nazývá atom v excitovaném stavu.

Frekvenční podmínky Atom přechází z jednoho stacionárního stavu E₁ do jiného stacionárního stavu E2. Frekvence ν je určena následujícím vzorcem.

hν= E₂ – E₁ (2.4)

Druh monochromatického světla odpovídá fotonu vytvořenému stejným přechodem atomu. hν je energie fotonu.

Interakce mezi radiačním polem a hmotou, zejména korezonanční interakce, položila fyzikální základ pro nástup a vývoj laserů. Když je frekvence dopadající elektromagnetické vlny v souladu s rezonanční frekvencí média, dojde k rezonanční absorpci (nebo zesílení). Tvorba a interakce světla a hmoty bude zahrnovat spolupráci pole a média.

Stimulovaná absorpce

Za předpokladu, že dvě energetické hladiny atomu jsou E₁ a E₂a E₁< E₂ pokud je ozářen foton s energeticky vyhovujícím vzorcem (2.4), atom může absorbovat energii tohoto fotonu a přejít z nízké hladiny E₁ stát na vysoké úrovni The E₂ Stát. Tento druh atomové absorpce fotonů a přechod z nízké energetické hladiny na vysokou energetickou hladinu se nazývá stimulovaný absorpční proces atomu (obrázek 2.2).

Spontánní záření

Stav atomu na vysoké energetické úrovni po excitaci je nestabilní. Obecně může zůstat pouze v řádu 10^-8s. Spontánně se vrátí do nízkoenergetického stavu bez vnějšího vlivu a zároveň bude vyzařovat energii do vnějšího světa. Pro foton s hν = E₂-E₁Tento proces se nazývá proces spontánní emise atomu. Spontánní záření je náhodné, směr emise a počáteční fáze každého fotonu záření jsou různé a záření každého atomu je na sobě nezávislé, takže světlo spontánního záření je nekoherentní Obrázek 2.1.

Stimulovaná emise a optické zesílení

Atom na energetické hladině excitovaného stavu, pokud je excitován fotonem s vnější energií hν a splňujícím vzorec (2.4) předtím, než vyšle spontánní emisi, může přejít z vysokoenergetického stavu do nízkoenergetického stavu a při ve stejnou dobu emitují fotony se stejnou frekvencí, stejnou fází, stejným směrem a dokonce se stejným polarizačním stavem s externími fotony. Tento proces se nazývá stimulovaná emise atomů [obrázek 2.2]

Pokud dopadající foton spustí stimulovanou emisi a přidá jeden foton, tyto dva fotony pokračují ve spouštění stimulované emise a přidají další dva fotony, a pak se čtyři fotony rozmnoží na osm fotonů… a tak dále, působením jednoho dopadajícího fotonu, atomový systém může získat velký počet fotonů s přesně stejným stavem a charakteristikami. Tento jev se nazývá optické zesílení. Proces stimulované emise proto způsobí, že atomový systém vyzařuje velké množství fotonů se stejnou frekvencí, stejnou fází, stejným směrem šíření a stejným polarizačním stavem jako dopadající světlo, tedy identické fotony. Zesílení světla způsobené stimulovaným zářením je důležitým základním konceptem v mechanismu generování laseru.

Zvrat populace

Z definice spontánní emise a stimulované emise je vidět, že dominantní je spontánní emise mechanismu vyzařování světla běžných světelných zdrojů, ale emise laserů je především stimulovaná emise atomů. Aby stimulované záření ovládlo atomový systém a aby pokračovalo ve vysílání laserů. Měli bychom se pokusit změnit rozložení atomového systému, když je v tepelné rovnováze tak, aby počet atomů na vysokých energetických hladinách nadále převyšoval počet atomů na nízkých energetických hladinách, to znamená, že bylo dosaženo počtu částic.

Aby bylo dosaženo inverze populace, musí být do systému přiváděna energie zvenčí. Aby co nejvíce částic v systému absorbovalo energii. Poté přejděte z nízké energetické hladiny na vysokou energetickou hladinu. Tento proces se nazývá proces buzení nebo pumpování. Metody buzení obecně zahrnují buzení světlem, buzení plynovým výbojem, chemické buzení a dokonce buzení jadernou energií. Například rubínové lasery využívají optickou excitaci, helium-neonové lasery elektrické buzení a barvivové lasery chemické buzení.

Laserová výroba Podmínky

V pracovní látce, která dosáhla inverze populace (jako je světelná nebo elektrická excitace), může dominovat stimulované záření, ale foton, který jako první spustí stimulované záření, je generován spontánním zářením a spontánní záření je náhodné. Zesílení světla dosažené stimulovaným zářením je proto také celkově náhodné a neuspořádané. Vyžaduje přidání řady zařízení.

Optická dutina

Na obou koncích pracovního materiálu jsou instalována dvě zrcadla, která jsou vzájemně rovnoběžná. Mezi oběma zrcadly je vytvořena optická rezonanční dutina. Jedno z nich je zrcadlo s úplným odrazem a druhé je zrcadlo s částečným odrazem.

Mezi fotony emitované ve všech směrech, kromě fotonů šířících se v axiálním směru. Všechny rychle opouštějí optickou rezonanční dutinu a pouze světlo v axiálním směru je nepřetržitě zesilováno a vytváří oscilace v dutině tam a zpět. Proto je v laserové trubici stupňovitě nastavené světlo kontinuálně zesilováno za vzniku světla s větší amplitudou. Tímto způsobem se světlo odráží tam a zpět mezi zrcadly, která jsou na obou koncích tubusu vzájemně rovnoběžná. Poté plně zesílené světlo prochází částečným zrcadlem a emituje monochromatické světlo se stejnou fází.

Prahová podmínka světelné oscilace

Z energetického hlediska sice oscilace světla zvyšuje intenzitu světla, ale absorpce, vychylování a promítání světla na dvě čelní plochy a médium zároveň intenzitu světla zeslabuje. Pouze když je zisk větší než ztráta, může být laser na výstupu. Vyžaduje, aby pracovní látka a rezonanční dutina splňovaly podmínku „zisk větší než ztráta“, nazývaná také prahová podmínka.

Frekvenční podmínky

Úloha optické rezonanční dutiny nejen zvyšuje efektivní délku L šíření světla. Ale také tvoří světelnou stojatou vlnu mezi dvěma zrcadly. Ve skutečnosti jediné světlo, které vyhovuje podmínkám stojatého vlnění, může být zesíleno stimulovaným zářením.

Od L=kλ_n/2(k=1,2,3…), λ_n=c/nν, máme

ν=kc/2nL nebo Δν=c/2nL (2,5)

Ve vzorci je n celé číslo a c je rychlost světla.
Frekvenci ν generovanou stimulovaným zářením v laserové trubici lze získat z rovnice (2.4)

v=(E₂ – E₁ )/h (2,6)

Ve vzorci je h Planckova konstanta.

Aby frekvence odpovídala vzorci (2.5) a vzorci (2.6). Délku dutiny rezonanční dutiny je třeba upravit. V souhrnu jsou základní podmínky pro vytvoření laseru následující.

• Pracovní látka může dosáhnout reverzace populace při buzení zdroje buzení.
• Optická rezonanční dutina může kontinuálně zesilovat stimulované záření. To znamená splnit prahovou podmínku, že zisk je větší než ztráta.
• Splňte frekvenční podmínky vzorce (2.5) a vzorce (2.6)

Charakteristické parametry kvality laserového paprsku

Lasery jsou široce používány v mnoha oborech, takže požadavky na kvalitu laserového paprsku jsou stále vyšší a vyšší. Parametry paprsku (jako je rozložení intenzity světla, šířka paprsku a úhel divergence atd.) jsou důležité faktory, které určují účinek laserových aplikací. Jak používat jednoduchou, přesnou a praktickou metodu k měření a hodnocení kvality paprsku laserů emitovaných lasery se stalo klíčovou otázkou ve výzkumu laserových technologií. Výzkumníci použili charakteristické parametry zaostřování laserového paprsku K_F, difrakční limit násobek M² faktor, úhel divergence vzdáleného pole θ₀, limit difrakce svazku násobný faktor β a Strehlův poměr S_r k hodnocení kvality laserového paprsku, ale tyto metody jsou vhodné pro různé Hodnocení kvality laseru aplikace nedokázalo vytvořit jednotný standard pro hodnocení kvality laserového paprsku.

Charakteristický parametr zaostřování paprsku K_F

Parametr fokusace paprsku Kf, také známý jako součin parametrů paprsku (BPP, součin parametrů paprsku), je definován jako 1/4 součinu průměru pasu paprsku d₀ a úhel θ divergence paprsku vzdáleného pole₀

K_F=d₀θ₀/4 (2.7)

Rovnice (2.7) popisuje princip, že součin průměru pasu paprsku a úhlu divergence vzdáleného pole je konstantní a K_F je konstanta v celém systému převodu přenosu paprsku, která je vhodná pro hodnocení kvality laserového paprsku v průmyslové oblasti

Difrakční limit násobek M² faktory

V roce 1988 AE Siegman definoval součin šířky paprsku vyjádřený druhým momentem na základě prostorového prahu skutečného paprsku a prahu prostorové frekvence jako kvalitu paprsku M.² faktor, který je ekvivalentní nekonečnému množství informací popisujících komplexní amplitudu světelné vlny, přes obdélníkovou formu druhého řádu pro extrakci kombinačního faktoru, rozumnější popis kvality laserového paprsku, byl přijat Mezinárodní organizací pro Návrh standardu 1SO/TC172/SC9/WG1 v roce 1991.² faktor je definován jako

M2 =(skutečný průměr pasu paprsku x skutečný úhel vyzařování pole paprsku )/(ideální průměr pasu paprsku x ideální úhel vyzařování pole paprsku)= (πd0θ0 )/(4λ ) (2.8)

Ve vzorci d₀ je průměr pasu laserového paprsku: θ₀ Je úhel divergence vzdáleného pole; λ je vlnová délka.

M² faktor je běžně používaný parametr pro hodnocení kvality laserových paprsků a nazývá se také faktor kvality paprsku. Je však třeba zdůraznit, že definice M² faktor je založen na definici matice druhého řádu šířky paprsku v prostorovém prahu a prahu prostorové frekvence. Šířka pasu laserového paprsku je určena rozložením intenzity světla na průřezu pasu paprsku a úhel divergence vzdáleného pole je určen rozložením fází. Proto M² Faktor může odrážet charakteristiky rozložení intenzity a fázového rozložení světelného pole a charakterizuje rozsah, ve kterém se skutečný paprsek odchyluje od limitní rychlosti divergence difrakce. Čím větší je M² tím rychleji paprsek označující divergenci.

Úhel divergence vzdáleného pole θ

Za předpokladu, že laserový paprsek je přenášen podél osy z, je úhel divergence vzdáleného pole θ0, vyjádřeno asymptotním vzorcem jako

θ₀=lim=(w(z))/z (2,9)

Ve vzorci je w(z) poloměr pasu paprsku, když se laser šíří k ose z. Úhel divergence vzdáleného pole charakterizuje divergenční charakteristiku procesu šíření paprsku, samozřejmě θ₀ Čím větší je divergence paprsku, tím rychleji. Při vlastním měření se po zaostření nebo rozšíření měřeného laserového paprsku pomocí zaostřovacího optického systému nebo zaostřovacího systému rozšiřujícího svazek použije poměr šířky svazku měřeného v ohniskové rovině k ohniskové vzdálenosti zaostřovacího optického systému pro získání vzdálené - úhel divergence pole. Kvůli θ₀velikost může být změněna expanzí paprsku nebo zaostřením (např. pomocí dalekohledu k rozšíření paprsku), takže použití úhlu divergence vzdáleného pole jako kritéria kvality paprsku není přesné.

Jas laserového paprsku B

Jas je důležitý parametr popisující vlastnosti laserů. Podle tradičních optických konceptů se jas laserového paprsku vztahuje k energii emitované jednotkovou plochou povrchu světelného zdroje kolmou k jednotkovému prostorovému úhlu, vyjádřené jako

B = P/ΔSΔΩ (2,10)

Ve vzorci je P celkový výkon (nebo energie) vyzařovaný světelným zdrojem; ΔS je plocha vyzařující světlo jednotky světelného zdroje; ΔΩ je prostorový úhel vyzařování. Laserový paprsek je přenášen v bezztrátovém médiu nebo v bezztrátovém optickém systému a jas světelného zdroje zůstává nezměněn.

Ekvivalentní faktor kvality paprsku M²_E

Vzhledem k tomu, že v rámci ekvivalentní velikosti bodu definované momentem druhého řádu závisí procento výkonu paprsku na celkovém výkonu na rozložení světelného pole, metoda popisu kvality paprsku stanoví: velikost pasu paprsku a vzdálenost - úhel divergence pole definovaný v oblasti, poměr výkonu laseru k celkovému výkonu je 86,5% a jeho ekvivalentní faktor kvality paprsku je

M²_E =πω86,5θ86,5/λ (2,11)

Ve vzorci je ω poloměr pasu nosníku; θ je úhel divergence vzdáleného pole.

Mezní faktor difrakce paprsku β

Z úhlu divergence vzdáleného pole θ. Hodnotu β lze definovat jako

β=(úhel divergence vzdáleného pole skutečného paprsku)/(úhel divergence vzdáleného pole ideálního paprsku)=θ₀/θ_čt (2.12)

Hodnota β charakterizuje míru, o kterou se kvalita paprsku měřeného laserového paprsku odchyluje od ideální kvality paprsku za stejných podmínek. Hodnota β měřeného laseru je obecně větší než 1. Čím blíže je hodnota β 1, tím lepší je kvalita paprsku. β=1 je mez difrakce. Hodnota β se používá hlavně k vyhodnocení laserového paprsku právě emitovaného z laserového rezonátoru. Dokáže rozumně vyhodnotit kvalitu paprsku blízkého pole. Je to index statického výkonu a nezohledňuje vliv atmosféry na turbulenci rozptylu laseru. Měření hodnoty β závisí na Pro přesné měření úhlu divergence paprsku vzdáleného pole není vhodné pro hodnocení paprsků na velké vzdálenosti.

Strehlův poměr S_r

Strehlův poměr S_r je definován jako

S_r=(špičková intenzita světla na skutečné optické ose)/(špičková intenzita světla na optické ose) / =exp-(2π/λ)2(ΔΦ)2 (2.13)

Ve vzorci ΔΦ označuje zkreslení čela vlny, které způsobuje zhoršení kvality paprsku. S_r odráží maximální intenzitu světla na ose vzdáleného pole. Závisí na zkreslení čela vlny a může lépe odrážet vliv zkreslení čela paprsku na kvalitu paprsku. Strehlův poměr se často používá v atmosférické optice, používá se hlavně k hodnocení výkonu systémů adaptivní optiky ke zlepšení kvality paprsku. Ale S_r odráží pouze maximální intenzitu světla na optické ose vzdáleného pole a nemůže poskytnout rozložení intenzity světla, kterého se energetické aplikace týkají. Kromě toho může pouze zhruba odrážet kvalitu paprsku a nemůže poskytnout velmi užitečné vodítko při návrhu optických systémů.

Hodnota BQ poměru okolní energie

Poměr okolní energie, také známý jako poměr výkonu na cílovém povrchu (nebo v hlavni), je definován jako okolní energie (nebo výkon) skutečného bodu v rámci specifikované velikosti a okolní energie (nebo výkon) ideální bod ve stejné velikosti a ideální v rámci stejné velikosti Druhá odmocnina poměru energie (nebo výkonu) obklopujícího bod. Jeho výraz je

BQ=√(E/E₀) nebo BQ=√(P/P₀) (2.14)

Ve vzorci E₀ (Nebo P₀) a E (nebo P) jsou ideální okolní energie (nebo výkon) bodu paprsku a naměřená skutečná okolní energie (nebo výkon) bodu paprsku v rámci specifikované velikosti na cíli. Hodnota BQ je pro přenos a vazbu energie Tento typ aplikace kombinuje koncentraci energie paprsku na cíl pro vyhodnocení kvality paprsku vzdáleného pole. Hodnota BQ zahrnuje atmosférické faktory. Jedná se o komplexní index, který popisuje kvalitu paprsku z pohledu inženýrských aplikací a účinků poškození a je dynamickým indexem laserového systému ovlivněného atmosférou. Hodnota BQ přímo spojuje kvalitu paprsku a hustotu výkonu a je odrazem koncentrace energie. Má praktický význam pro studium energetické vazby a destruktivních účinků silného laseru a cíle.

Kromě výše uvedených parametrů se k popisu kvality paprsku laserů často používá modová čistota, prostorová koherence a globální koherence. Různé parametry pro hodnocení kvality paprsku mají své výhody a omezení. Tabulka 2.1 shrnuje výhody a nevýhody různých parametrů a použitelných oblastí.

Parametry	Výhody	Omezení	Aplikace
KF	Zahrnuje pouze dva faktory průměru paprsku a úhel divergence paprsku ve vzdáleném poli	Nemůže odrážet prostorové rozložení intenzity světla	Je vhodný pro průmyslové obory
M2 faktor	Mohou objektivně odrážet úhel divergence vzdáleného pole a obsah režimu vysokého řádu paprsku a mohou analyzovat a charakterizovat vztah transformace přenosu paprsku.	Zavedení parametrů vlnové délky není vhodné pro srovnání kvality laserových paprsků různých vlnových délek	Šířka a divergence paprsku definované na základě úhlu momentu druhého řádu, vhodné pro oblast lineárního přenosu paprsku
θ0	Charakterizuje stupeň divergence paprsku	Nelze odrážet prostorové rozložení intenzity světla	Jednoduché pochopení charakteristik nosníku
B	Charakterizuje koherenci paprsku	Nelze odrážet prostorové rozložení intenzity světla	Displej a osvětlení
M2E	Definuje šířku paprsku v souladu s 86.5% intenzity světla	Zavedení parametrů vlnové délky není vhodné pro srovnání kvality laserových paprsků různých vlnových délek
β	Je třeba měřit pouze jeden parametr θ	θ lze změnit, standardní výběr nosníku není jednotný	Hodnocení kvality nestabilního dutinového laserového paprsku
Sr	Dokáže objektivně odrážet špičkovou intenzitu světla na ose	Nelze odrážet prostorové rozložení intenzity světla	Atmosférická optika a optický radar
BQ ventil	Odráží koncentraci energie v ohnisku ve vzdáleném poli paprsku	Výkon v hlavni lze získat z různých distribucí energie paprsku	Vyhodnocuje se kvalita laserového paprsku nestabilní dutiny
Režimová čistota	Míra odchylky skutečného rozložení intenzity paprsku od ideálního rozložení intenzity paprsku	Ne univerzální
Prostorová soudržnost	Odráží prostorovou koherenci paprsku	Ne univerzální
Globální stupeň koherence	Odráží prostorovou koherenci paprsku	Ne univerzální

Výstupní tvar laserového paprsku

Prostorový tvar laserového paprsku je určen rezonanční dutinou laseru. Za daných okrajových podmínek je rozložení elektromagnetického pole v rezonanční dutině určeno řešením vlnové rovnice. V kruhové symetrické dutině je jednoduchý prostorový tvar příčného elektromagnetického pole.

Příčné rozložení elektromagnetického pole v dutině se nazývá příčný vid v dutině, který je vyjádřen TEM_mn. TEM₀₀ představuje základní mód, TEM₀₁, TEM₀₂ a TEM₁₀, TEM₁₁, TEM₂₀ představují režimy nízkého řádu a TEM₀₃, TEM_04, a TEM₃₀, TEM₃₃, TEM₂₁, atd. představují režimy vysokého řádu. Výstupem většiny laserů je režim vysokého řádu. Aby bylo možné získat výstup základního režimu nebo režimu nízkého řádu, je nutné přijmout technologii výběru režimu.

V současnosti jsou běžně používané techniky výběru modelu založeny na zvýšení ztráty difrakce v dutině. Jednou metodou je zvětšení délky dutiny použitím multirefrakční dutiny pro zvýšení difrakční ztráty v dutině. Druhou metodou je zmenšení průměru výbojové trubice laseru nebo zvětšení délky dutiny. Do dutiny je přidána malá aperturní clona. Difrakční ztráta paprsku základního vidu je velmi velká a může dosáhnout meze difrakce, takže úhel divergence paprsku základního vidu je malý. Z hlediska zvýšení účinnosti laserového čerpání by měl objem v režimu dutiny co nejvíce naplnit celé aktivní médium, tedy u laseru s dlouhou trubicí, TEM₀₀ dominuje výstup režimu, zatímco v režimu laserové oscilace vyššího řádu představuje základní režim pouze malé množství výkonu laseru. Část, takže výstupní výkon v režimu vysokého řádu je velký.