2・5・1 光共振器の縦モード
光共振器の一般論は3章に譲り，ここでは，2枚の平行平面鏡すなわちファブリ・ぺロー共振器のモードを考える．これは，凹面鏡を用いる共振器や導波路形共振器で縦モードだけを考えることに相当する．
光共振器の2枚の鏡の間隔をL，媒質の平均の屈折率をnとすれば，縦モードの共振条件はLが半波長λ/2の整数倍，L=mλ/2である．mは正の整数であって，m次のモードの共振角周波数は，
となる．そこで，真空中(n=1)では，おのおのの縦モードはc/2Lの等しい間隔で並んでいる．しかし，共振器の中にレーザー媒質があると，屈折率nは周波数によって異なるので，縦モードの局波数間隔は一定ではなくなる．普通のレーザーでは，レーザー媒質の増幅帯域幅の中に多数の縦モードがあって，それらがほとんど独立に発振している．このような多モード発振では，各モードの光の位相は無関係で，多モード発振周波数の間隔は屈折率の分散だけでなく，周波数引き寄せ効果(2・4・2)のために等しくない．モード同期(mode lock)すると，多モード発振の各モード間の周波数は一定になり，位相は安定化される．
2・5・2 モード同期の方法
モード同期の方法には，可飽和色素などを共振器に挿入することによって起こる自己モード同期(または受動モード同期)と，共振器に変調素子を挿入してそれに周波数ωmの信号を入れ，多モード発振周波数の間隔をωmに同期させる強制モード同期(または外部同期)の2種類がある．実際には，共振器に可飽和吸収体を入れないでもレーザー媒質の非線形特性によって自己モード同期することもある．またレーザーの利得を変調して強制モード同期させることもできる．いろいろなモード同期技術の実例は8章に譲り，ここではモード同期の基礎について説明する．
2・5・3 モード同期レーザーの特性
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