光学谐振腔原理
一、引言
光学谐振腔是一种光学器件，利用反射镜将光束反复地来回传播，形成驻波场，从而增强光的强度。它广泛应用于激光器、光纤通信等领域。本文将详细介绍光学谐振腔的原理。
二、基本结构
光学谐振腔由两个反射镜组成，其中一个镜子是半透明的，可以将一部分光线透过去。当激光器发出一束单色激光时，它被反射镜反射回来，在两个反射镜之间来回传播，并在其中形成驻波场。
三、驻波场的形成
当激光束从一个反射镜进入谐振腔时，它被反射回来，并在另一个反射镜上发生多次反射。如果两个镜子之间的距离是整数倍的波长，则会形成一个驻波场。在这个场中，电磁波的振幅和相位都是固定不变的。
四、增益介质
为了使谐振腔中的激光能够不断地增强，需要在腔内加入一个增益介质。增益介质是一种能够放大光信号的物质，如激光晶体、半导体等。当激光通过增益介质时，它会被放大，并在反射镜上反射回来。
五、谐振条件
为了使光学谐振腔正常工作，需要满足一定的谐振条件。首先，两个反射镜之间的距离必须是整数倍的波长。其次，增益介质必须具有足够的增益，以补偿光损失。
六、应用领域
光学谐振腔广泛应用于激光器、光纤通信等领域。在激光器中，它可以使激光输出更加稳定和强大。在光纤通信中，它可以使信号传输更加远距离和高速。
七、总结
本文详细介绍了光学谐振腔的原理和基本结构，以及驻波场的形成、增益介质、谐振条件和应用领域等方面。通过深入了解这些知识点，我们可以更好地理解光学谐振腔的工作原理，为实际应用提供更加有效的支持。
浅谈光学谐振腔
摘要：光学谐振腔是激光器的基本组成部分之一,是用来加强输出激光的亮度, 调节和选定激光的波长和方向的装置，从真空紫外到远红外的绝大部分激光系统都使用了光学谐振腔。本文从光的传播矩阵推导了谐振腔的稳定条件和光腔损耗，并解释了横模形成的原因。最后介绍了自由电子激光器谐振腔、微腔和X射线激光腔。
关键词：激光；谐振腔；自由电子激光腔；微腔
1激光
1.1激光简介
激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。激光具有方向性好、单色性好能量集中、相干性好等特点。正因为激光器具备的这些突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域引起了革命性的突破[1]。
1.2激光器的分类
（1）按工作物质分类：根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①固体激光器（晶体和玻璃）；②气体激光器；③液体激光器；④半导体激光器；⑤自由电子激光器。
（2）按激励方式分类：①光泵式激光器；②电激励式激光器；③化学激光器；④核泵浦激光器。
（3）按运转方式分类：由于激光器所采用的工作物质、激励方式以及应用目的的不同，其运转方式和工作状态亦相应有所不同，从而可区分为以下几种主要的类型。①连续激光器；②单次脉冲激光器；③重复脉冲激光器；④可调激光器；⑤锁模激光器；⑥单模和稳频激光器；⑦可调谐激光器[2]。
（4）按输出波段范围分类：根据输出激光波长范围之不同，可将各类激光器区分为以下几种：①远红外激光器；②中红外激光器；③近红外激光器；④可见激光器；⑤近紫外激光器；⑥真空紫外激光器；⑦X射线激光器，目前软X 射线已研制成功，但仍处于探索阶段[1]。
1.3激光器的组成
任何一种激光器,其基本结构都可以分为三部分:(1)工作物质,用来产生受激发射；(2)激励(泵浦)装置,用来激励工作物质以获得粒子数反转；(3)光学共
２００６钲
第６期 萍乡高等专科学校学报
ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｉｎｇｘｉａｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ ２０Ｏ６ ＮＯ．６
光学谐振腔的损耗
侯 茹 ・。
（１．西北大学光子所； ２．商洛学院， 陕西 商洛 ７２６０００）
摘要；本文描述了光学谐振腔损耗的分类和产生的机制，讨论了设计稳定光学谐振腔时，如何减少稳定腔损耗以便 于提高它的品质因数。 关键词：光学谐振腔｝无源腔｝结构｝球面镜｝损耗 中田分类号：ＴＮ２４２ 文献标识码：Ａ文章编号：１００７—９１４９（２００６）０６－－０００１—０３
光学谐振腔是激光器的基本组成部分之一，是用
来加强输出激光的亮度，调节和选定激光的波长和方 向的装置。由于腔内存在各种各样的损耗，即使有了 稳定的谐振腔和合适的工作物质，也不一定能产生激
光。光腔损耗的大小是评价谐振腔品质因数的重要指
标，在激光振荡过程中，光学谐振腔的损耗决定了振 荡的阈值、线宽和激光器的输出功率…。本文对光学
谐振腔的损耗作了简单的分析和讨论，对于设计和应
用光学谐振腔，特别是对于控制各种损耗的能力和操
纵各类光学元件是有意义的。
１．光学谐振腔简介 光线在两镜间来回不断反射的腔叫光学谐振腔。 由平面镜、凹面镜、凸面镜的任何两块镜的组合，构成
各类型光学谐振腔。光学谐振腔的分类方式很多。按
照腔的稳定性条件可分为稳定腔、非稳腔和介稳腔；
按照工作物质的状态可分为有源腔和无源腔。虽有工
作物质，但未被激发从而无放大作用的谐振腔称之为
无源谐振腔；而有源腔则是指经过激发有放大作用的 谐振腔［２］。理论和实验表明，对于低增益和中等增益
的激光器，无源腔的模式理论可作为有源腔的较好近
似Ｌ１］。因此，对于常见、常用的低、中等增益激光器谐
振腔的损耗可用无源腔的损耗来讨论。
２、无源腔的损耗 腔损耗是指光在腔内传播时，由于各种物理因素
造成光线的能量的损失，它是评价一个光学谐振腔的 重要指标。
２．１腔损耗的分类及其产生的机理
光学谐振腔原理
引言
光学谐振腔是光学研究中的重要实验装置，其原理基于光的干涉现象。通过将光束限制在一个封闭的空间中来增强干涉效应，可以实现光的长程传输和增强。
光学谐振腔的基本原理
1. 光学谐振腔是由两个或多个反射镜构成的封闭空间。其中一个镜子是半透明的，允许部分光线通过。
2. 光从半透明镜子进入谐振腔后，会在镜子之间来回多次反射，形成驻波模式。
3. 反射次数越多，光在腔内的传播距离越长，干涉效应越强。
谐振腔的性质
1. 良好的光束模式
光学谐振腔可以选择特定的模式，如基本模式、高斯光束等。这些模式具有良好的光束质量和光强分布。
2. 谐振频率选择性
谐振腔只对特定频率的光具有选择性透过性，对其他频率的光具有反射性。这种频率选择性可以用来实现光的滤波功能。
3. 谐振增益
在谐振腔中，光线多次来回反射，与介质发生交互作用。如果在腔中加入带有激发能级的介质，可以实现光增益，即光信号的放大。
4. 谐振腔的失谐
当谐振腔的频率与输入光的频率不完全匹配时，会出现失谐现象。失谐会影响光的输出强度和相位。 典型谐振腔结构
1. Fabry-Perot腔
Fabry-Perot腔是最简单的谐振腔结构，由两个平行的反射镜构成。光从一个反射镜进入，经过多次来回反射后透过另一个反射镜出射。
2. 球面腔
球面腔是两个曲面反射镜构成的谐振腔。曲面反射镜可以使光具有更高的反射效率和光束质量。
3. 圆柱腔
圆柱腔是两个平行平面和一个曲面反射镜构成的谐振腔。圆柱腔常用于气体激光器和光纤激光器。
谐振腔中的光学效应
1. 空腔增强
谐振腔可以将光束在腔内进行多次来回反射，使干涉效应加强。这种空腔增强效应可以增加光的传播距离和光程。
2. 良好的相干性
谐振腔中的光在多次反射后，相位关系得到保持，具有良好的相干性。
3. 良好的波长选择性
谐振腔对特定波长的光具有选择透过性，可以实现波长选择性的光学元件。 应用领域
