什么是光学谐振腔？光学谐振腔的作用有哪些？

一、光学谐振腔简介

光学谐振腔（optical resonant cavity）是光波在其中来回反射从而提供光能反馈的空腔。激光器的必要组成部分，通常由两块与激活介质轴线垂直的平面或凹球面反射镜构成。



光学谐振腔有两个作用，一个是提供正反馈，一个是控制腔内振荡光束的特征。

二、光学谐振腔的基本概念

图1

激活介质实现了粒子数反转后就能产生光放大。谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。如上图1，凡不沿谐振腔轴线运动的光子均很快逸出腔外，与激活介质不再接触。沿轴线运动的光子将在腔内继续前进，并经两反射镜的反射不断往返运行产生振荡，运行时不断与受激粒子相遇而产生受激辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，这就是激光。为把激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的，透射部分成为可利用的激光，反射部分留在腔内继续增殖光子。

三、光学谐振腔的作用

光学谐振腔的作用有：

①提供反馈能量；

②选择光波的方向和频率。 谐振腔内可能存在的频率和方向称为本征模，按频率区分的称纵模，按方向区分的称横模。两反射镜的曲率半径和间距（腔长）决定了谐振腔对本征模限制情况。不同类型的谐振腔有不同的模式结构和限模特性。

四、光学谐振腔的种类

按组成谐振腔的两块反射镜的形状及它们的相对位置，可将光学谐振腔分为：平行平面腔，平凹腔，对称凹面腔，凸面腔等。平凹腔中如果凹面镜的焦点正好落在平面镜上，则称为半共焦腔；如果凹面镜的球心落在平面镜上，便构成半共心腔。对称凹面腔中两块反射球面镜的曲率半径相同。如果反射镜焦点都位于腔的中点，便称为对称共焦腔。如果两球面镜的球心在腔的中心，称为共心腔。

审核编辑：刘清