什么是光學諧振腔？

一、光學諧振腔簡介

光學諧振腔（optical resonant cavity）是光波在其中來回反射從而提供光能反饋的空腔。激光器的必要組成部分，通常由兩塊與激活介質軸線垂直的平面或凹球面反射鏡構成。

光學諧振腔有兩個作用，一個是提供正反饋，一個是控制腔內振蕩光束的特征。

二、光學諧振腔的基本概念

激活介質實現了粒子數反轉后就能產生光放大。諧振腔的作用是選擇頻率一定、方向一致的光作最優先的放大，而把其他頻率和方向的光加以抑制。如圖1，凡不沿諧振腔軸線運動的光子均很快逸出腔外，與激活介質不再接觸。沿軸線運動的光子將在腔內繼續前進，并經兩反射鏡的反射不斷往返運行產生振蕩，運行時不斷與受激粒子相遇而產生受激輻射，沿軸線運行的光子將不斷增殖，在腔內形成傳播方向一致、頻率和相位相同的強光束，這就是激光。為把激光引出腔外，可把一面反射鏡做成部分透射的，透射部分成為可利用的激光，反射部分留在腔內繼續增殖光子。

圖1

三、光學諧振腔的作用

光學諧振腔的作用有：①提供反饋能量，②選擇光波的方向和頻率。諧振腔內可能存在的頻率和方向稱為本征模，按頻率區分的稱縱模，按方向區分的稱橫模。兩反射鏡的曲率半徑和間距（腔長）決定了諧振腔對本征模限制情況。不同類型的諧振腔有不同的模式結構和限模特性。

四、光學諧振腔的種類

按組成諧振腔的兩塊反射鏡的形狀及它們的相對位置，可將光學諧振腔分為：平行平面腔，平凹腔，對稱凹面腔，凸面腔等。平凹腔中如果凹面鏡的焦點正好落在平面鏡上，則稱為半共焦腔；如果凹面鏡的球心落在平面鏡上，便構成半共心腔。對稱凹面腔中兩塊反射球面鏡的曲率半徑相同。如果反射鏡焦點都位于腔的中點，便稱為對稱共焦腔。如果兩球面鏡的球心在腔的中心，稱為共心腔。