第一台气体激光器是1961年由贾范(Javan)、贝内特(Bennett)和赫里奥特(Herriott)研制的氦氖激光器,其输出波长为1.15μm,是不可见的红外氦氖激光器. 经过40多年的发展,目前氦氖激光器成为种类最多、容易制作、质量十分可靠、应用广泛的激光器. 与任何其它气体激光器相比,研究的也较为透彻,对其工作机理的了解也比任何其它气体激光器更为深入. 由于它结构简单,非常直观地体现出激光器的三大组成部分,即工作物质、谐振腔和激励电源;使用的材料制作工艺也较为成熟,所以,氦氖激光器被广泛地应用到教学研究中. 在实验教学中使用氦氖激光器可分为两种情况:第一种是利用它单色性、方向性好和亮度高的特点作为光源,开展几何光学、物理光学、以及近代光学的教学实验;第二种是作为激光器的典型范例,分析其特性,深入了解激光器的原理、参数、性能,开展激光和激光技术的教学实验.
激光的单色性好,说明它具有非常窄的谱线宽度,这样窄的谱线是受激辐射后,经过谐振腔等多种机制的作用和相互干涉,最后形成的一个或多个离散的、稳定的、又很精细的谱线,这些谱线就是激光器的模,每个模对应一种非常稳定的电磁场分布即具有一定的光频率. 当从与光输出方向平行(纵向)或垂直(横向)两个不同方向观测时,发现其分别具有许多不同的特征,为方便讨论,分别称为纵模和横模.
激光的模式结构是激光器性能指标中一项重要的参数.许多激光应用要求具有基横模输出的激光器.如全息照相、激光准直、激光打孔等.而激光测长和激光稳频技术中不仅要求基横模而且要求单纵模工作的激光器.因此,有必要了解激光模式状态,掌握分析激光模式的方法,这是激光实验技术中的一项基本内容.