通常對于光通信用的激光器，波導設計用來實現單一橫向模式。通過調節包覆層周圍區域的厚度、脊型波導器件中脊形的刻蝕深度等，從而得到單模器件。對于激光器的重要性體現在以下幾方面：

1） 模式形狀會控制器件的遠場圖案。

如上圖，不做脊型波導設計的a芯片和窄脊型波導芯片b。遠場圖案對相干光源而言，實質就是近場圖案（器件中模式形狀）的傅里葉變換。

單模的遠場圖案對于脊形波導器件是一個適中的30°發散角的較遠的光束，大面積器件的遠場圖案則拉的很長，面內發射幾度，面外非常發射。對于后期耦合到光纖是是非困難的。

2）激光器需要單模的第二個原因：器件實現真正單波長非常必要。DFB激光是使用周期光柵制備單模激光器，這是基于有效折射率來反射單一波長，不同橫向模式具有不同的有效折射率，因此具有DFB光柵的多模波導可以有一個以上的波長輸出。

現實中，介質波導只是半導體激光器實際波導的簡單一階模型。激光器的波導區域也是增益區域，所以折射率具有與增益相關聯的復數部分（或者說無電流時的損耗分量）。

光學模式成為“增益導向”以及折射率導向，而不需要真正精確的光學截止設計，這種增益導向的趨勢是偏向單一模式的傳播。實踐中，根據折射率分布計算的遠場和模式結構細節，可能與制造器件的測量值有顯著不同。

作為波導， 半導體激光器將同時支持TE和TM模式，TE是橫向電場，TM是橫向磁場。但是在半導體量子阱激光器中，發射的光主要是TE極化。這是基于腔面處，TE和TM模式的反射系數不同，而且大多數激光器都本征的高度極化。

對于TE和TM模式，只有某些離散的角度可以成為導引模式，從而沿波導傳播。就像標準具的中的光，必須經過相長干涉來使標準具支持某個特定波長一樣，波導中的光也必須經過相長干涉，讓特定“模式”得以存在，對應于特定的入射角。

在波導的分析中，典型的做法是固定波長，而自然選擇其傳播的角度，理由是一樣的，假設腔體中的平面波源自底部邊緣上的所有點，如果往返行程不是波長的整數倍的話，相消干涉將最終導致該光波消失。

允許模式的定義是，兩個等效點之間的凈相位差是2π的整數倍。

審核編輯：湯梓紅