电磁波模式的问题

Question

TEMmn 的mn代表横模序数，我们讨论的激光也好，其它光也好都是TEM吧，那么TMmn,TEmn里的mn代表什么？为什么会出现TE和TM的情况？

Answer 1

在自由空间传播的均匀平面电磁波（空间中没有自由电荷，没有传导电流），电场和磁场都没有和波传播方向平行的分量，都和传播方向垂直。此时，电矢量E，磁矢量H和传播方向k两两垂直。只是在这种情况下，才可以说电磁波是横波。在波导中传播的导行电磁波可能出现Ez或Hz分量。沿一定途径（比如说波导）传播的电磁波为导行电磁波。根据麦克斯韦方程，导行电磁波在传播方向上一般是有E和H分量的。
TE波，TM波，TEM波是属于电磁波的三种模式。TE波指电矢量与传播方向垂直，或者说传播方向上没有电矢量。TM波是指磁矢量与传播方向垂直。TEM波指电矢量于磁矢量都与传播方向垂直。
因此可以依照Ez和Hz的存在情况，将在波导中传播的导行 电磁波分为三种波型(或模式)：TEM波型、TE波型及TM波型

TEM 横电磁波：这种波既无Ez分量又无Hz分量，即Ez＝0、Hz＝0。从(8—14)式可看出，只有当时，横向分量才不为零。

TM 横电波：当传播方向上有磁场的分量而无电场的分量(He不=0， Ez＝0)时，此导行波称为TE波入射波的电场矢量E与入射面平行，波的磁场垂直于入射面。也被成为平行极化波或垂直极化波，矩形波导中的波，它与波导尺寸、传输波型有关。m和n分别代表TE波沿x方向和y方向分布的半波个数, 一组m、n, 对应一种TE波, 称作TEmn模

TM 横磁波：当传播方向上有电场的分量而无磁场的分量(Ez不=0，Hz=0 )时，此导行波称为TM波。。m和n分别代表TM波沿x方向和y方向分布的半波个数, 一组m、n, 对应一种TM波, 称作TMmn模
区别：
1、TEM波：在传播方向上没有电场和磁场分量，称为横电磁波。若激光在谐振腔中的传播方向为z方向，那么激光的电场和磁场将没有z方向的分量！实际的激光模式是准TEM模，即允许Ez、Hz分量的存在，但它们必须<<横向分量，因为较大的Ez意味着波矢方向偏离光轴较大，容易溢出腔外，所以损耗大，难于形成振荡。
2、TE波(即是物光里的s波)：在传播方向上有磁场分量但无电场分量，称为横电波。在平面光波导(封闭腔结构)中，电磁场分量有Ey, Hx, Hz，传播方向为z方向。
3、TM波(即是物光里的p波)：在传播方向上有电场分量而无磁场分量，称为横磁波。在平面光波导(封闭腔结构)中，电磁场分量有Hy, Ex, Ez，传播方向为z方向。

够清楚了吧，能给个最佳么