TEM TE TM模的区别:

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。所以我们说电磁波是横波,这是有条件的!

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。

光的传播形态分类:根据传播方向上有无电场分量或磁场分量,可分为如下三类,任何光都可以这三种波的合成形式表示出来。

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。

TE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。

TM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。

三者可以这样记忆:横电磁波就是电和磁都是横着的,横电波只有电场是横的,横磁波就只有磁场是横的

电磁波模式

电磁波模式有无穷多种，在数学上是无源麦克斯韦方程在所给条件下的线性独立的特解。在给定边界条件下，电磁波模式可能独立存在的确定的电磁场分布规律，又称场型。模式简称模，有时称为波型。

每种模式除了有其特定的场型外，还有特定的传播常数。式中k=2π/λ，λ为自由空间波长，μ、ε分别为填充媒质的磁导率和介电常数。k是取决于波导截面形状和尺寸的模式截止波数，对横向非匀媒质的波导，k因不同的媒质区域而异；在均匀媒质的波导中k为常数，即k=2π/λ，λ为截止波长。在波导管中当k=k（匀质波导λ=λ）时，γ=0，为截止点，只有k<k的模式才能传输。通常把k最小的模式称为主模或基模，而把其他模式称为高次模。对确定频率的电磁波，适当选择波导尺寸使高次模截止而只传输主模，即为单模传输。例如矩形波导管通常仅传输主模TE10模、同轴线和带状线中仅传输主模TEM模（其k=0，无截止）等。允许主模和一个或多个高次模同时传输的情况称多模传输。如果同一波导中的不同模式有相同的相移常数值，就称为模式简并。简并的模式具有相同的相速和群速。例如矩形波导管中的TE和TM模简并；圆波导中的TE0n和TM1n模简并等。 腔体中具有相同谐振频率的模式简并。

1、TE10 模

在矩形波导中，通常传输TE10模式，下图为矩形波导

TE10模场分布表达式

TE10模的电磁场结构立体图

2、TM11模