浅谈光学谐振腔
光子晶体的光学谐振腔
光子晶体的光学谐振腔光子晶体是一种具有周期性结构的材料，在光学领域中有着广泛的应用。
光子晶体由相同或不同折射率的介质构成，通过调控结构的周期性，可以产生光子禁带，即在一定频率范围内禁止光的传播。
而光学谐振腔则是光子晶体中的一个重要组成部分，它可以将光束暂时地“困”在某个位置上，并产生高质量因子的光子模式。
本文将对光子晶体的光学谐振腔进行探讨，并介绍其在光学器件中的应用。
光学谐振腔是一种能够使光束在空间中产生反射和干涉的结构。
它通常由两个反射镜和一个聚焦器组成。
当光束进入光学谐振腔时，它会在两个反射镜之间来回传播，并与自身干涉。
只有当光束的频率与谐振腔中的谐振频率相匹配时，光束才能够在谐振腔中积累能量，并形成稳定的光子模式。
这种模式具有高质量因子，能够长时间存储能量。
光子晶体中的光学谐振腔与传统的光学谐振腔有一些不同之处。
在传统的光学谐振腔中，反射镜通常是金属构成的，而光子晶体中的光学谐振腔则由周期性的介质构成，其结构通过改变介质的折射率来实现。
这种结构的周期性可以通过微纳加工等方法来实现，使得光子晶体中的光学谐振腔在波长尺度上具有空间周期性。
光子晶体的光学谐振腔具有许多独特的特性。
首先，光子晶体的周期性结构使得谐振腔的频率可以在较宽的范围内调谐。
这使得光子晶体的光学谐振腔可以适应不同频率的光信号，并在不同的应用中发挥作用。
其次，光子晶体的光学谐振腔具有高质量因子，这意味着光束在谐振腔中能够长时间存储能量，从而增强了光与物质的相互作用。
因此，光子晶体的光学谐振腔可以用于增强光学效应，如增强拉曼散射、增强荧光等。
光子晶体的光学谐振腔在光学器件中有着广泛的应用。
例如，在量子光学中，光子晶体的光学谐振腔可以用作量子比特的存储和传输通道，以实现量子信息的传输和处理。
在光子学中，光子晶体的光学谐振腔可以用作激光器的增益介质，从而实现高效率、高品质的激光输出。
在传感器领域，光子晶体的光学谐振腔可以用于检测微弱的光信号，从而实现高灵敏度、高分辨率的传感器。
光学谐振腔理论
目录
• 光学谐振腔的基本概念 • 光学谐振腔的原理 • 光学谐振腔的设计与优化 • 光学谐振腔的实验研究 • 光学谐振腔的发展趋势与展望
01 光学谐振腔的基本概念
定义与特性
定义
光学谐振腔是由两个反射镜或一个反 射镜和一个半透镜构成的封闭空间， 用于限制光波的传播方向和模式。
特性
具有高反射率和低损耗的特性，能够 使光波在腔内多次反射并形成共振， 从而增强光波的强度和相干性。
光的衍射是指光波在传播过程中遇到 障碍物时，光波发生弯曲绕过障碍物 的现象。
光学谐振腔的共振条件
光学谐振腔是一种具有特定边界条件的封闭空间，光波在其中传播时会形成共振 现象。
光学谐振腔的共振条件是光波在腔内传播的相位差为2π的整数倍，即光波在腔内来 回反射的相位相同。
光学谐振腔的品质因数
品质因数（Q值）是衡量光学谐振腔性能的重要参数，表示 光波在腔内振荡的次数与能量损耗的比值。
振动稳定性分析
分析谐振腔在振动情况下的稳定性，确保其性能不受 振动影响。
老化稳定性分析
评估光学谐振腔在使用过程中的性能变化，确保其长 期稳定性。
04 光学谐振腔的实验研究
实验设备与环境
高精度光学元件
如反射镜、透镜、分束器等，用于构建光学谐振腔。
激光器
作为光源，提供单色光束。
光谱仪和探测器
用于测量光束的波长和强度。
实验得到的共振光谱与理论预测相符， 验证了理论模型的正确性。
品质因子
通过实验测量了光学谐振腔的品质因 子，与理论计算值进行比较。
腔损耗
实验分析了光学谐振腔的腔损耗，包 括反射镜的反射率、透镜的透射率等 因素。
稳定性分析
实验研究了光学谐振腔在不同环境条 件下的稳定性，如温度、振动等。
光学谐振腔与激光特性分析
光学谐振腔与激光特性分析随着科学技术的发展，光学在各个领域得到了广泛应用，尤其是在激光技术领域。
光学谐振腔是一种重要的激光器件，具有很高的光学品质因子和储能能力，被广泛应用于激光放大器、激光干涉仪、光频标准等方面。
本文将从光学谐振腔结构、光学谐振腔的工作原理以及激光特性三个方面进行分析。
光学谐振腔是一种由两个反射镜构成的闭合光学腔。
其中一面镜为半透镜，另一面镜为高反射镜，构成了光学腔的镜子。
通过精确调节两个镜子之间的距离，可以将光子限制在腔内来回反射，形成谐振波的积累。
这种积累使得光子的能量得以储存，并且可产生放大效应，从而形成激光。
光学谐振腔的工作原理是基于光子的干涉效应。
当光子在腔内被反射时，根据镜面的反射特性，光子会在镜面上发生干涉，形成驻波模式。
通过选择合适的腔长和镜面属性，可以实现特定的谐振频率。
当外界的激发能量与谐振频率匹配时，谐振腔内的光子将被激发，形成受激辐射，从而产生激光。
光学谐振腔的激光特性主要包括模态特性、增益特性和输出特性。
模态特性是指光学谐振腔中的模式分布情况，即不同频率的驻波模式。
对于腔内的模态进行分析，可以了解到激光器输出光的频率范围和模式结构。
增益特性是指光学谐振腔中的增益效应，即外界输入能量被吸收并积累在腔内的光子上，通过受激辐射形成激光。
增益特性的分析有助于评估光学谐振腔的激光输出能力。
输出特性则是指激光器从谐振腔中输出的光的特性，包括光的功率、频率、空间分布等。
通过对输出特性的分析，可以评估激光器的输出效果和性能。
此外，光学谐振腔还可以通过改变反射镜的属性或插入透明介质来调节谐振频率，实现激光的调谐。
通过调整反射镜的折射率、材料厚度等参数的变化，可以改变反射镜的反射特性，从而改变光学谐振腔的谐振频率。
利用介质的光学非线性效应，也可以实现光学谐振腔的调谐。
总之，光学谐振腔作为一种重要的激光器件，在光学技术领域发挥着重要的作用。
通过对光学谐振腔的结构、工作原理以及激光特性的分析，我们可以更加深入地了解激光器件的工作原理和性能特点。
第二章光学谐振腔
实际情况下，谐振腔的截面是受腔中的其他光阑限制的， 67页的图2-2-5给出了孔阑传输线的自再现模的形成
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23
激光模式的测量方法
横模的测量方法：在光路中放置一个光屏；拍照；
小孔或刀口扫描方法获得激光束的强度分布，确定激 光横模的分布形状
纵模的测量方法：法卜里－珀洛F-P扫描干涉仪
1.5803106
q 1.5 10 9 Hz 5 310 8 Hz
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28
例：相邻纵模的波长差异
已知：He-Ne激光器谐振腔长50 [cm]，若模式m的波长 为 632.8 [nm]；计算：纵模 m+1 的波长；
解答： 纵模的频率间隔为：
由：m = 0.6328000*10-6 [m] 可以得到：
2L/ 2L
2 • 2L q • 2
光腔中的驻波
驻波条件(光波波长和平行平面腔腔长)：
L
q
•
2
q•
q
2
谐振频率(频率和平行平面腔腔长)：
q
q•
C
2L
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9
纵模-纵向的稳定场分布
激光的纵模(轴模)：由整数q所表征的腔内纵向稳定场分布 整数q称为纵模的序数，驻波系统在腔的轴线上零场强度的数目
3
稳定腔和非稳定腔
看在腔内是否存在稳定振荡的高斯光束
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4
R1+R2=L
双凹球面镜腔：由两 块相距为L，曲率半 径分别为R1和R2的凹 球面反射镜构成
R1=R2=L
由两块相距09
由两个以上的 反射镜构成 平凹腔和凹凸 与双凸腔图22-1书中58页
光学谐振腔原理
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。
激光器中光学谐振腔的作用
激光器中光学谐振腔的作用
激光器中的光学谐振腔是激光器的核心部件之一，它的作用是将激光放大并聚焦到一个点上，从而产生高强度的激光束。
光学谐振腔是由两个反射镜和一个激光介质组成的，其中一个反射镜是半透明的，用于输出激光束。
光学谐振腔的工作原理是利用反射镜的反射作用，将激光束反复反射，形成一个封闭的光学回路。
当激光束在光学谐振腔中反复反射时，它会与激光介质相互作用，从而产生受激辐射，使激光束逐渐增强。
当激光束增强到一定程度时，就会从半透明反射镜中输出，形成一束高强度的激光束。
光学谐振腔的设计对激光器的性能有着重要的影响。
首先，反射镜的反射率和距离会影响激光器的增益和输出功率。
反射率越高，激光器的增益就越大，输出功率也就越高。
反射镜之间的距离也会影响激光器的性能，距离越短，激光器的增益就越大，输出功率也就越高。
光学谐振腔的稳定性也是激光器性能的重要因素。
光学谐振腔的稳定性取决于反射镜的精度和位置，如果反射镜的精度不高或者位置不稳定，就会导致激光器的输出功率不稳定，甚至无法工作。
光学谐振腔是激光器中不可或缺的部件，它的设计和稳定性对激光器的性能有着重要的影响。
随着科技的不断发展，光学谐振腔的设
计和制造技术也在不断提高，为激光器的应用提供了更加广阔的空间。
光学谐振腔结构与稳定性
光学谐振腔结构与稳定性光学谐振腔是一种可以在其中产生共振的封闭结构，由高反射率的反射镜和一定长度和折射率的介质构成。
它是光学系统中的重要组成部分，广泛应用于激光器、光纤通信、光学传感等领域。
光学谐振腔的结构和稳定性对其性能产生重要影响。
光学谐振腔的结构一般由两个平行的反射镜组成，其中一个反射镜具有极高的反射率，另一个反射镜具有较低的反射率。
光线在腔内反复来回弥散，与介质相互作用，形成光学谐振。
谐振频率由腔长和光速共同决定，可以通过调整腔长来控制谐振频率。
常见的光学谐振腔结构有法布里-珀罗腔、平面-球面腔、球面-球面腔等。
光学谐振腔的稳定性是指腔内光线的轨迹是否稳定。
稳定性是光学谐振腔设计中需要考虑的重要因素。
一般来说，光学谐振腔的稳定性可以通过判断光线的角度是否稳定来衡量。
光线入射角度越大，腔内光线的轨迹越不稳定。
稳定性可以通过谐振腔的G参数来描述，G参数越大，稳定性越好。
光学谐振腔的稳定性可以通过计算腔的焦点位置来判断。
焦点位置的稳定性决定着光线的稳定性。
一般来说，平面-平面腔的焦点位置是固定的，稳定性较好。
而法布里-珀罗腔的焦点位置随着角度的变化而变化，稳定性较差。
对于具有较高稳定性要求的应用，如激光系统，常常选择平面-平面腔结构。
光学谐振腔的稳定性还受到腔内损耗的影响。
腔内的损耗会削弱光线的强度，导致光线很快耗散。
因此，减小腔内损耗是提高光学谐振腔稳定性的关键。
常见的降低损耗的方法有选择合适的腔内材料、控制腔内的散射和吸收等。
除了结构和损耗，光学谐振腔的稳定性还与激射源的位置和腔长有关。
激射源的位置决定了光线反射的次数，从而影响光线在腔内来回弥散的次数。
腔长的选择可以通过调整光线在腔内的弥散次数来控制，从而影响谐振频率和稳定性。
总之，光学谐振腔的结构和稳定性是该系统性能的关键因素。
合理设计和优化光学谐振腔的结构，降低腔内的损耗，调整激射源的位置和腔长，可以显著提高光学谐振腔的性能和稳定性，在各种光学应用中发挥重要作用。
光学谐振腔
光学谐振腔光学谐振腔的基本原理光学谐振腔是借助反射和透射来实现对光的反复强度调制的一种微型机械装置。
它利用反射实现光的来回反复传播，因而出现的各种光学现象。
它的工作原理主要包括：一个光源将一定的能量投入，通过反射、衍射和透射进入一个包含玻璃物体的空间，玻璃物体内安装一个能使光束在光路上循环传播的反射面，当光束在空间中循环传播时，空间中的玻璃物体可吸收和折射一部分光能，而另一部分光能被反射，反射的光与玻璃物体的位置有关。
光路的反复传播使其能量发生振荡现象，使光能聚焦到一个点，最后经过空间的一个特定的点附近反射，从而产生特定的光现象。
光学谐振腔的优点1、密封可行：光学谐振腔具有优越的密封性能，能有效防止外界未经控制的特定污染物例如水雾及其他有害气团进入到腔体内部。
2、低成本：光学谐振腔制造制造或者说版印型可以使用相对便宜的材料进行制作，使其可以在短时间内达到高性能的目的。
3、调节准确：光学谐振腔具有完善的调节系统，能够有效地分辨控制和调节光的调节强度，从而达到定位的精度。
4、可扩展性：光学谐振腔凭借其优秀的可扩展性可以灵活的适用不同类型的光学仪器上，并能使其仪器在设计上更加紧凑。
1、激光技术：光学谐振腔可以用来调整激光器发出的波长，获得更好的激光光斑，进而改变激光器发出的光强度。
2、微小型位置测量：光学谐振腔可以用来测量外部物体精确的位置关系，因此可以实现精确的微小型位置测量，使其可以应用于电子产品的测试和实验。
3、光学分析技术：可以利用光学谐振腔对光的性质进行测量和分析，例如利用光学谐振腔来测量光的衍射角度，反射率等参数，进而了解光源的特性。
4、显微镜：光学谐振腔可以用在显微镜中，可以将光源里边射入空气，或者将聚焦光线通过接口腔体传送到显微镜的眼睛，从而使显微镜具有更强的光学放大能力。
光学谐振腔的工作原理
光学谐振腔的工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊光学谐振腔那神奇的工作原理呀！
你看啊，这光学谐振腔就好比是一个特别的音乐盒子。
里面的光线就像是一个个欢快的音符，在这个盒子里来回蹦跶，奏响美妙的光之乐章。
想象一下，光线从一端进入这个神奇的“盒子”，然后就在里面不断地反射呀反射。
这就跟咱小时候玩的弹弹球似的，弹来弹去，就是不出去。
而这些反射可不是随便反射的哦，它们得按照特定的规则和路径来。
在这个“盒子”里，光线会被来回地加强。
就好像是一群小伙伴一起喊口号，声音会越来越响亮。
那些符合特定条件的光线就会变得特别强，特别耀眼。
这可不是一般的厉害呀！
咱再打个比方，这光学谐振腔就像是一个优秀的运动员训练基地。
光线们在里面接受着各种磨练，不断地提升自己，变得更强更厉害。
这里面的反射镜就像是训练基地的墙壁，它们把光线一次次地挡回来，让它们不断地成长。
而且啊，这个“基地”对光线的要求还挺高呢，不是随便什么光线都能在里面好好玩耍的。
你说这神奇不神奇？这光学谐振腔就靠着这样的工作原理，在很多领域都大显身手呢！比如在激光器里，它能让激光变得超级厉害，威力无穷。
在通信领域，它也能帮忙传递信息，快得很呢！
所以啊，可别小看了这光学谐振腔。
它虽然看起来小小的，但其作用可大着呢！它就像是隐藏在科技世界里的一个小魔法盒，打开之后能给我们带来无尽的惊喜和可能。
这就是光学谐振腔的神奇之处呀，朋友们，你们觉得是不是很有意思呢？。
光学谐振腔原理
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1. 激光器光学谐振腔是激光器的核心部件，可以实现激光放大和模式选择。
光学谐振腔激光技术的性能分析
光学谐振腔激光技术的性能分析光学谐振腔激光技术是一种非常有前途的激光技术，因为它可以提供出非常高的功率和极窄的光谱线宽，因此在很多应用中都有广泛的应用，例如在通讯、传感、精密测量等领域。
在这篇文章中，我们将会介绍光学谐振腔激光技术的基本原理和性能指标，并分析它们的相关性和优缺点。
首先，我们来简要介绍一下光学谐振腔激光技术的基本原理。
光学谐振腔激光器是一种基于二极管或半导体激光器的系统，也称之为外腔激光器。
系统的基本组成部分包括一个半导体激光器、一组反射镜和一个谐振腔（或外腔）。
在谐振腔中，激光束将反复进出，并在每次进出时通过反射镜的干涉形成一个共振模。
通过调节反射镜间的距离，可以调整激光的波长，进而产生单一频率的激光输出。
在光学谐振腔激光技术的性能分析中，一个非常重要的参数是激光器的光谱线宽。
光学谐振腔激光器可以提供非常窄的光谱线宽（通常在几百千赫兹到几兆赫兹之间），这是因为它的输出是基于谐振腔上的共振模，光谱线宽直接取决于共振腔品质因子Q值的大小。
Q值越大，光谱线宽度越窄。
除了光谱线宽之外，另一个重要的性能指标是激光器的输出功率。
由于光学谐振腔激光技术的结构限制，它可以承受的电功率通常比传统的半导体激光器要大得多，因此可以提供劲道更强、光束更集中的激光输出。
光学谐振腔激光器的另一个优点是，它可以通过调节谐振腔的长度来实现改变输出波长的目的。
这与传统的半导体激光器通常只能通过改变温度或者调节激光器中的透镜不同，更灵活。
然而，光学谐振腔激光器也有其缺点。
由于系统需要保持足够高的品质因子Q值，因此它的工作环境要求非常苛刻，例如需要较高的温度稳定性和机械稳定性，加之系统价格昂贵，维护起来的成本也比较高。
此外，由于光谱线宽度非常窄，因此它的编码容量也比较小，可能不能满足某些高速传输应用中的需求。
总之，光学谐振腔激光技术是一种非常有前景的激光技术，尤其在需要极高稳定性和精度的应用场景中更具有优势。
通过对光学谐振腔激光技术的性能分析，我们可以更好地了解这种技术的原理和优缺点，为我们在实际应用中选择合适的技术提供参考。
(完整版)2光学谐振腔
光学谐振腔光学谐振腔是常用激光器的三个主要组成部分之一。
组成：在简单情况下，它是在激活物质两端适当地放置两个反射镜。
目的：就是通过了解谐振腔的特性，来正确设计和使用激光器的谐振腔，使激光器的输出光束特性达到应用的要求。
光学谐振腔的理论：近轴光线处理方法的几何光学理论、波动光学的衍射理论无源腔：又称为非激活腔或被动腔，即无激活介质存在的腔。
有源腔(激活腔或主动胺)：当腔内充有工作介质并设有能源装置后。
一、构成、分类及作用1、谐振腔的构成和分类构成：最简单的光学谐振腔是在激光工作物质两端适当位置放置两个镀高反射膜的反射镜。
与微波腔相比光频腔的主要特点是：侧面敞开没有光学边界，以抑制振荡模式，并且它的轴向尺寸(腔长)远大于振荡波长：L》λ，一般也远大于横向尺寸即反射镜的线度。
因此，这类腔为开放式光学谐振腔，简称开腔。
开式谐振腔是最重要的结构形式----气体激光器、部分固体激光器谐振腔2、激光器中常见的谐振腔的形式1)平行平面镜腔。
由两块相距上、平行放置的平面反射镜构成2)双凹球面镜腔。
由两块相距为L，曲率半径分别为R1和R2的凹球面反射镜构成当R1＝R2＝L时，两凹面镜焦点在腔中心处重合，称为对称共焦球面镜腔；当R1+R2＝L表示两凹面镜曲率中心在腔内重合，称为共心腔。
3)平面—凹面镜腔。
相距为L的一块平面反射镜和一块曲率半径为R的凹面反射镜构成。
当R＝2L时，这种特殊的平凹腔称为半共焦腔4)特殊腔。
如由凸面反射镜构成的双凸腔、平凸腔、凹凸腔等，在某些特殊激光器中，需使用这类谐振腔5)其他形状的3、谐振腔的作用(1) 提供光学正反馈作用谐振腔为腔内光线提供反馈，使光多次通过腔工作物质，不断地被放大，形成往复持续的光频振荡；取决因素：组成腔的两个反射镜面的反射率，反射率越高，反馈能力越强；反射镜的几何形状以及它们之间的组合方式。
上述因素的变化会引起光学反馈作用大小的变化，即引起腔内光束能量损耗的变化。
(2) 对振荡光束的控制作用主要在方向和频率的限制，其功能为：①有效地控制腔内实际振荡的模式数目，使大量的光子集结在少数几个沿轴向、且满足往返一次位相变化为2π的整数倍的光子状态中，提高了光子简并度，从而获得单色性好、方向性好及相干性强的优异辐射光。
光学谐振腔的作用 -回复
光学谐振腔的作用
光学谐振腔是光学器件中的一种结构，用来限制光波在其中传播的范围，并增强特定频率的光波信号。
它可以在光学系统中起到以下几个作用：
1.增强光强：光学谐振腔可以使通过它的特定频率的光波在反射和干涉过程中进行反复增强，增强光波的强度。
这对于某些光学应用，如激光器和光学放大器等非常重要。
2.选择特定频率：光学谐振腔可以选择允许通过的特定频率范围，而对其他频率的光波进行滤除。
这使得光学谐振腔在光学通信中可以用作激光源、滤波器和光学调制器等。
3.延长光路：光学谐振腔通过多次内部反射的过程，可以延长光波在其中的传播路径。
这有助于增加光学元件与光波的相互作用的持续时间，提高光学效率和信号传输的精确性。
4.提供空间模式：光学谐振腔可以提供特定的光波模式，如基模、高阶模式等。
这对于一些光学应用，如光波导和光纤通信等非常重要。
光学谐振腔的模式特性
光学谐振腔的模式特性光学谐振腔是一种能够存储和操纵光子的装置，在光学和量子信息领域有着广泛的应用。
它是由两个或多个反射镜组成的空腔结构，通过将光子在腔内来回反射以增强其能量，并限制光子的传播方向和波长范围。
本文将探讨光学谐振腔的模式特性。
光学谐振腔中的模式是指满足特定频率条件的光子在腔内的驻波模式。
这些模式在谐振腔中传播时会不断发生干涉和相互作用，从而形成特定的光场分布。
光学谐振腔的模式特性取决于其几何形状、材料属性以及反射镜的反射率等因素。
首先，光学谐振腔的模式可以分为纵模和横模。
纵模是指沿光学腔轴方向传播的光子形成的模式，其波长与腔长之间的关系决定了纵模的频率。
横模是指垂直于腔轴方向传播的光子形成的模式，其波长受到腔尺寸和反射镜的限制。
其次，光学谐振腔的模式也可以分为基模和高阶模。
基模是指能量最低的模式，通常具有最高的光强和最稳定的性质。
高阶模是指比基模具有更多波节点的模式。
光学谐振腔中不同模式的耦合行为将影响其光学特性和使用的效果。
另外，光学谐振腔的模式特性还包括模式密度和品质因子。
模式密度是指单位频率范围内光学腔中可存在的模式数量。
品质因子是衡量谐振腔的衰减能力和分辨能力的参数，可以用来描述光子在腔内多次反射衰减的程度。
高品质因子的谐振腔具有较长的光子寿命和高分辨率，而低品质因子的谐振腔则更容易与外界环境相互作用。
此外，光学谐振腔的模式也受到非线性效应的影响。
非线性效应是指在非线性介质中，光子之间产生的相互作用会引发频率变化、振幅调制等现象。
光学谐振腔中的非线性效应可以用来实现光学调制器、光学开关等功能。
但同时，非线性效应也会导致模式间的耦合和模式竞争的问题，影响谐振腔的稳定性和性能。
为了实现特定的模式特性，可以通过调整光学谐振腔的几何结构和材料选择来实现。
例如，改变腔长和反射镜的曲率可以调节光学腔的模式频率和模式密度。
使用材料具有特定的折射率和非线性系数可以调节光学谐振腔的模式波长和非线性效应。
激光器中光学谐振腔的作用
激光器中光学谐振腔的作用光学谐振腔是激光器中至关重要的元件之一，它在激光器的工作中发挥着重要的作用。
本文将从光学谐振腔的定义、原理、特点以及在激光器中的作用等方面加以阐述。
一、光学谐振腔的定义和原理光学谐振腔是由两个或多个反射镜组成的光学装置，其内部形成一系列的光学谐振模式。
反射镜的反射率决定了光学谐振腔的性能。
在光学谐振腔中，光波来回反射，形成了驻波，从而增强了光的强度。
光学谐振腔的工作原理是利用反射镜反射光波，使得光波在空间中多次来回传播，从而增加光的强度。
当光波在光学谐振腔中反射时，如果满足相干条件，光波将会形成驻波，驻波的节点和腹部分别对应着光波的消光和增强。
二、光学谐振腔的特点1. 高品质因子：光学谐振腔的品质因子是衡量光学谐振腔性能的重要指标，它反映了光在腔内的损耗情况。
高品质因子意味着光在腔内的损耗小，能够有效地存储和放大光能。
2. 频率选择性：光学谐振腔能够选择性地放大特定频率的光波，而对其他频率的光波进行衰减。
这是因为光波只有在满足谐振条件时才能在光学谐振腔中得到增强。
3. 光学谐振模式：光学谐振腔中的光波可以形成多种不同的谐振模式，如基模、高阶模等。
这些不同的谐振模式具有不同的空间分布和频率特性，可以满足不同应用需求。
三、光学谐振腔在激光器中的作用光学谐振腔在激光器中发挥着至关重要的作用，主要有以下几个方面：1. 提供正反馈：光学谐振腔能够提供正反馈，使得激光器产生连续的激光输出。
当激发源产生的光波进入光学谐振腔后，满足谐振条件的光波将得到增强，从而形成激光输出。
2. 光波放大：光学谐振腔中的光波经过多次反射，与激光介质发生相互作用，从而实现光波的放大。
光波在激光介质中的放大过程受到谐振腔的限制，只有满足谐振条件的光波才能得到增强。
3. 频率选择：光学谐振腔能够选择性地放大特定频率的光波，从而实现激光器的单色性。
通过调整谐振腔的结构和参数，可以选择性地放大某个特定频率的光波，并实现单频或多频激光输出。
光学谐振腔的结构和作用
光学谐振腔的结构和作用光学谐振腔，听起来是不是有点高深莫测？别担心，我来给你简单明了地说说。
咱们想象一下，一间小小的房间，墙壁是镜子，天花板也是镜子，地板还闪闪发光。
这个房间就像个光的游乐场，光线在里面不停地来回反射，玩得不亦乐乎。
这个就是光学谐振腔的基本概念，光线在这里反复折腾，直到它变得无比强烈，简直像是从小火苗变成了熊熊大火。
说到谐振腔，它的结构也很简单。
通常由两个镜子组成，一个是高反射镜，一个是部分透射镜。
高反射镜就像个固执的老头，光线想出去它就不让；而部分透射镜就像个好心的邻居，偶尔给光线开个小门，让它们可以出去透透气。
这种“相爱相杀”的关系，让光线在腔内不断地反射，最终形成强大的光束。
真是个神奇的地方，光在这里简直就是个明星，光芒四射。
说到光学谐振腔的作用，嘿，别小看它哦！它可是现代科技的“幕后英雄”。
激光就是它的杰作，激光的亮度和方向性都离不开谐振腔的帮助。
想象一下，激光笔就是谐振腔的缩影，里面的光线被不断放大，射出去的时候简直就像一根能切割一切的利剑。
激光在工业上、医疗上、通讯上都起到了无可替代的作用。
要不是光学谐振腔，咱们可能还在用普通的手电筒呢，哈哈。
不仅如此，谐振腔的应用还真是五花八门。
比如说，科学家们用它来做实验，研究光的性质，甚至还用来制造新型的光学器件。
有人说，谐振腔就像是光的调音师，调出各种不同频率的光波，满足不同的需求。
就像乐队演奏一样，光也有它的节奏与旋律。
这种调控能力，让光学谐振腔成为了科学界的“顶梁柱”。
谐振腔的构造也并非一成不变。
有些研究人员还在不断探索新的材料和结构，让谐振腔的性能更上一层楼。
比如说，他们会尝试用一些新型的光子晶体材料，增强光的反射和传输能力。
要知道，科技总是日新月异，不进则退，光学谐振腔也在不断进化，努力跟上时代的步伐。
再说说谐振腔的设计，哎呀，这可不是随随便便就能搞定的。
设计师需要考虑到光的波长、镜子的形状、材料的折射率等等，简直是要把脑袋绞成浆糊。
光学器件中的光谐振腔设计与优化
光学器件中的光谐振腔设计与优化光学器件在现代科技中扮演着重要的角色，而光谐振腔作为其中的关键组成部分，其设计与优化对于光学器件的性能起着至关重要的作用。
本文将探讨光谐振腔的设计原理和优化方法。
一、光谐振腔的基本原理光谐振腔是一种能够将光束在特定频率范围内反复反射的光学器件。
其基本原理是通过反射和干涉效应，将光束在腔内形成驻波，从而增强光的强度。
光谐振腔通常由两个反射镜构成，其中一个镜子是部分透明的，用于将一部分光束输出。
二、光谐振腔的设计方法1. 反射镜的选择：光谐振腔的性能与反射镜的反射率密切相关。
为了提高光的强度增益，反射镜的反射率应尽可能高。
常用的反射镜材料有金属薄膜和多层膜。
金属薄膜反射镜的反射率高，但其吸收率也高，容易产生能量损耗。
而多层膜反射镜则可以通过调节不同层的厚度和折射率，实现更高的反射率和较低的吸收率。
2. 腔体尺寸的选择：腔体尺寸对光谐振腔的谐振频率有着重要影响。
根据光的波长和腔体尺寸，可以计算出光在腔内的驻波模式数。
通常情况下，腔体尺寸应与光的波长相匹配，以实现最佳的谐振效果。
此外，腔体尺寸还应考虑到实际应用需求，如器件尺寸限制和光束的空间分布。
3. 耦合效率的优化：光谐振腔的耦合效率是指光束进入腔体的程度。
为了提高耦合效率，可以采用透镜、光纤等耦合器件。
透镜可以调节光束的焦距和入射角度，使其更好地匹配腔体模式。
光纤可以实现光束的准直和定向，使其更容易进入腔体。
三、光谐振腔的优化方法1. 光谐振腔的模拟与优化：光谐振腔的设计通常需要进行模拟和优化。
通过光学仿真软件，可以模拟光在腔体中的传播和反射过程，分析光的强度分布和模式结构。
基于模拟结果，可以优化反射镜的反射率和腔体尺寸，以实现更好的谐振效果。
2. 材料的选择与优化：光谐振腔的性能也与材料的选择有关。
在实际应用中，可以根据需求选择具有特定光学性质的材料，如高折射率材料、非线性光学材料等。
此外，还可以通过调节材料的厚度和折射率，优化光谐振腔的性能。
光学谐振腔中光与物质的相互作用研究
光学谐振腔中光与物质的相互作用研究光学谐振腔是基于光的共振现象构成的一种光学结构，它可以有效地将特定波长的光线在腔内进行多次反射，从而提高光与物质的相互作用效率。
这种光与物质的交互作用在原子光谱学、光量子计算、宽带能量转移和光学信号处理等方面有着广泛的应用。
一、光学谐振腔的基本原理光学谐振腔由两个平面反射镜或两个曲面反射镜构成，它们之间存在的空间就是腔体，腔体内的光线可以反复地在反射镜之间来回反射，形成特定频率的谐振模式。
通过控制反射镜之间的距离和反射镜的反射率，可以使光在腔内进行能量存储和传输，从而提高光与物质的相互作用效率。
二、光学谐振腔中的光与物质相互作用光学谐振腔中的光与物质相互作用有三种主要形式：吸收、放射和散射。
吸收是指光被物质吸收并转换成其他形式的能量；放射是指物质被激发后向外辐射光的过程；散射则是指光在物质中传播时受到微观结构的影响而发生的方向变化。
在光学谐振腔中，由于光的频率和谐振模式的特定频率一致，因此可以有效地增强光与物质之间的相互作用。
例如，在光谐振腔中，原子与光之间的相互作用可以通过谐振模式的场增强系数被显著增强。
这种相互作用被称为Purcell效应，它可用于增强原子的荧光信号和激发态的寿命。
三、光学谐振腔在量子计算中的应用光学谐振腔在量子计算中有着重要的作用。
由于光子是一种可以在空间中自由传播的量子状态，所以光学谐振腔可以用于存储和传输光子之间的量子信息。
在光学谐振腔中，通过精确控制光场的相位和振幅，可以实现光子态之间的干涉和耦合效应，从而实现光子态的量子操纵和量子计算。
四、光学谐振腔在传感与检测中的应用光学谐振腔还可以应用于传感与检测领域。
例如，光学谐振腔中可以通过导入具有特定吸光度的物质来实现光学吸收检测。
当发生光学吸收时，光强将随着时间的推移而减弱，这种变化可以用于检测物质浓度的变化。
光学谐振腔的多次反射可以使样品与光之间的相互作用距离增加，从而提高检测的灵敏度和准确度。
概括光学谐振腔的作用
概括光学谐振腔的作用
稿子一
嘿，朋友！今天咱们来聊聊光学谐振腔那神奇的作用。
你知道吗，光学谐振腔就像是一个超级有魔力的小空间。
它能让光在里面来回跑，反复折腾。
这可不得了，首先呢，它能增强光的强度。
就好像把一点点小火苗聚在一起，变成熊熊大火，让光变得更亮更强。
而且哦，它还能挑选光的波长。
就像是个严格的小裁判，只让特定波长的光留下来，把不符合要求的都赶出去。
这样就能得到我们想要的那种颜色、那种频率的光啦。
还有呢，光学谐振腔能提高光的相干性。
啥是相干性？简单说就是让光变得更整齐，更有秩序，一起朝着一个方向走，力量可大啦。
另外呀，它能帮助我们产生稳定的激光。
你想想，稳定的激光多重要，在很多领域都大有用处，比如医疗、通信、工业加工等等。
光学谐振腔这个小家伙，作用可大了去啦，给我们的生活带来了好多便利和惊喜呢！
稿子二
亲，来，咱们一起唠唠光学谐振腔的作用。
光学谐振腔啊，那可是个厉害的角色。
它就像一个光的游乐场，让光在里面尽情玩耍。
它能把光聚集起来，就像把一群调皮的孩子召集在一起，让它们变得更有力量。
这样一来，光的能量就大大增强了，能做更多厉害的事情。
而且哦，它让光变得更加整齐划一，大家都朝着一个方向前进，这对于光的传输和应用可太重要啦。
还有呢，光学谐振腔是产生高质量激光的关键。
想象一下，有了高质量的激光，我们可以更精确地做手术，更快速地传输信息，还能做出超级精美的工艺品。
所以说呀，光学谐振腔虽然小小的，但作用大大的，真的是超级厉害呢！。
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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)光学共振腔,用来维持受激发射的持续振荡,并限制产生振荡的光子的特征(行进方向、波长等)。
下面,我们介绍主要的激光器的谐振腔[2]。
2激光谐振腔光谐振腔是激光器的重要组成部分之一，对大多数激光工作物质，适当结构的谐振腔产生激光视必不可少的。
2.1谐振腔的作用（1）光学正反馈作用谐振腔的正反馈作用是使得振荡光束在腔内进行一次时，除了由腔内损耗和通过反射镜输出光束等因素引起的光束能量减少外，还能保证有足够能量的光束在腔内多次往返经受激活介质的受激辐射放大而维持继续震荡[3]。
光学反馈作用取决于两个因素：一时组成腔的两个反射镜面的反射率，反射率越高，反馈能力越强；二是反射镜的几何形状以及它们之间的组成方式。
上述两个因素的变化都会引起光学反馈作用大小的变化，即引起腔内光束耗损的变化。
（2）产生对振荡光束的控制作用主要表现为对腔内振荡光束的方向和频率的限制。
由于激光束的特性与光腔结构有密切联系，因而可用改变腔的参数（反射镜、几何形状、曲率半径、镜面反射率及配置）方法来达到控制激光束的目的。
具体的说，可达到以下几个方面的控制作用：a.有效地控制腔内实际振荡的模式数目，使大量的光子集结在少数几个状态之中，提高光子简并度，获得单色性好，方向性强的相干光；b.可以直接控制激光束的横向分布特性、光斑大小、谐振频率及光束发散角等；c.可以改变腔内光束的损耗，在增益一定的情况下能控制激光束的输出功率[4]。
2.2谐振腔的结构图1最简单光学谐振腔的示意图。
在作为放大元件的工作物质两端，分别放置一块全反射镜和一块部分反射镜，它们互相平行，且垂直于工作物质的轴线。
图1 最简单的光学谐振腔结构Figure 1The simplest optical cavity structure2.3 谐振腔的分类及比较光学谐振腔按其稳定性可分为稳定腔、非稳定腔和临界腔；按组成谐振腔的两块反射镜的形状，可将激光谐振腔区分为：平行平面腔、平凹腔、凹凹腔、凸凹腔等；而按照反射镜的排列方式可以划分为直腔和折叠腔。
如果光线在谐振腔内能够往返任意次而不会横向逸出腔外，这样的谐振腔就称为稳定谐振腔，简称稳定腔；如果光线经过若干次反射后离开腔体，则这样的谐振腔腔称为非稳定腔；稳定性介于稳定腔和非稳定腔之间的光学谐振腔就是临界腔[3][6]。
稳定腔的波形限制能力比较弱，激光束发散角大，但是损耗较小，调整精度要求低，主要适用于一般的低增益激光器和比较长的折叠腔系统。
非稳定腔的波形限制能力很强，具有大的可控模体积和可控的衍射耦合输出，输出光束发散角小，但是损耗比较大，适用于高增益激光器系统。
而临界腔的波形限制能力比较强，可获得发散角小，光场均匀性又比较好的输出光束，适用于各种类型的激光器系统[4]。
2.4光学谐振腔的稳定性条件2.4.1几何光学中的光线传播矩阵（ABCD 矩阵）(1)均匀介质层的光线变换矩阵图2 光线在均匀介质传播Figure 2 the light propagation in homogeneous medium光线在均匀介质传播如图2所示在：其中00'θL r r +=，0'θθ=。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⇒⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∴101r T r '0000'L T D C B A rL L θθθ (2)球面镜反射矩阵（传播光路如图3所示）图3 光线在球面镜的反射Figure 3 the light in the spherical mirror reflection⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⇒⎪⎩⎪⎨⎧+-==⇒⎪⎩⎪⎨⎧==++-=12012)()2(11212211112R T R r r r r r r R R θθαθθαθ其中凹面镜R>0,凸面镜R<0。
(3)光学谐振腔内光线一次往返传播矩阵（光路如图4所示）图4 光线在谐振腔内的一次往返传播Figure 4 the light inside the cavity of a round trip设光线从M1反射镜出发，各光线坐标如图。
21M M →： ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛111122)(101θθθr L T r L rM2反射：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛22222233)(1201θθθr R T r R r 12M M →：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛333344)(101θθθr L T r L rM1反射：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛44144155)(1201θθθr R T r R r 一次往返总矩阵：)()()()(T 21L T R T L T R T D C B A =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=10L 11201101120121R L R ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡----⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+---=)21)(21(2)21(22)1(22121112122R L R L R L R L R R R L L R L 光线在腔内经n 次往返，变换矩阵为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1111....r θθθr T r T TTT n n n ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=n n n n n n D C B A D C B A T ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=φφφφφφφ)1sin(sin sin sin )1sin(sin sin 1n n D n C n B n A n 次往返后的光线坐标有：1n 1r A r θB n n += 、11θθn n n D r C +=。
2.4.2光学谐振腔的稳定性条件(1)谐振腔稳定性条件[1][2][6](a)稳定腔：近轴光线在腔内往返任意多次而不横向逸处腔外为有限值、、、n n n 111111r D C B A D r C B r A n n n n n n n ⇒⎭⎬⎫+=+=++θθθ为实数)(21arccos D A +=⇒φ1)1)(1(0)(1D A 2121<--<⇒<+⇒R L R L 稳定性条件）（ 101g 1g 212211<<-=-=g g R L R L ，则稳定性条件为，令： (b)非稳腔：旁轴光线在腔内有限次往返后必然从侧面逸出腔外0g g 1)(211g g 1)(212121<-<+>>+即或即D A D A ()D +=A 21arccos φ(c)临界腔：0g g 1)(211g g 1)(212121=-=+==+即或即D A D A 2.稳区图以g1为纵坐标，g2为横坐标做稳腔图如下，图中阴影部分为稳定区，空白区域为非稳区。
图5 稳区图Figure 5 Stability area figure腔的参数确定后，在稳区图上有唯一的对应点，但稳区图上的一点，并不能单值确定腔的参数。
2.5光学谐振腔的损耗2.5.1光腔损耗的形式即使有了稳定的光线学谐振腔和实现粒子反转的工作物质，还不一定能引起受激辐射的光振荡而产生激光，这是因为光腔内还存在许多损耗的因素，称为光腔损耗。
如几何损耗、衍射损耗、透射损耗、非激活吸收、散射损耗等[1][7][8]。
几何损耗：是指光腔内不平行于光轴的光线经若干次反射后，可能从侧面逸出，即使平行于光轴的光线也存在这种可能。
衍射损耗：是指光线在腔内往返传播时，因光腔边缘衍射效应所致。
透射损耗：是认为的要使光束从反射镜M2（称部分反射镜）透射出来，称耦合输出，属于有功损耗。
非激活吸收、散射损耗：这是因为激光通过腔内光学元件和反射镜发生激活吸收、散射所致。
2.5.2损耗的描述用平均单程损耗因子δ来定量描述，平均单程损耗因子的定义：定义（1）：光在腔内单程渡越时光强的平均衰减百分数。
设初始光强为0I ，在无源腔中往返一次后，光强衰减为1I ，则光在腔内往返一次的损耗为：010'010'22I I I I I I -=⇒-=δδ 定义（2）：光在腔内单程渡越时光强的平均衰减指数。
将光强写为指数形式102001ln 21)(I I I e I e e I =⇒==---δδδδ 当δ<<1时： δδδδ=--=-=-=-)21(2121220200010'I e I I I I I 当损耗有多种因素引起时，总损耗为 (321i)+++==∑δδδδδi2.5.3谐振腔单程损耗的计算(1)透射损耗设两个反射镜的反射率分别为r 1和r 2，则初始光强为I 0的光在腔内往返一周，经两个镜面反射后，光强变为：)]1()1[(211,1r 1ln ln 2121r 212121202101r r r r r r r e I r r I I r r -+-≈≈≈=-=⇒==-δδδ时，有：当在实际使用中，一个反射镜为全反射镜，另一个为输出镜，则：2)1(21)ln(21r T r r =-≈-=δ，T 为透射率。