1、物理与机电工程学院 激光原理与技术 (第二章 1）研究的基本问题：光频电磁场在腔内的传输规律（麦克斯韦方程组 +边界条件）从数学上讲：求解电磁场方程的本证函数和本征值1.几何光学分析方法2.矩阵光学分析方法3.波动光学分析方法第二章 光学谐振腔理论物理与机电工程学院 激光原理与技术 (第二章 1）2.1光学谐振腔的基本知识（构成、分类、作用、腔模）2.2光学谐振腔的损耗（损耗、 Q值及线宽）2.3光学谐振腔的稳定性条件2.4谐振腔的衍射积分理论2.5平行平面腔的自在现模2.6对称共焦腔的自在现模2.7一般稳定球面腔的模式理论2.8高斯光束2.9非稳腔的模式理论第二章 光学谐振腔理论物理与机电工
2、程学院 激光原理与技术 (第二章 1）2.1光学谐振腔的基本知识（构成和分类、作用、腔模）物理与机电工程学院 激光原理与技术 (第二章 1）光学谐振腔的构成最 简单的光学谐振腔：在激活介质两端恰当地放置两个镀有高反射率的反射镜构成。1 光学谐振腔的构成2.1.1光学谐振腔的构成和分类物理与机电工程学院 激光原理与技术 (第二章 1）2.光学谐振腔的种类1. 按能否忽略腔侧面边界分为 :闭腔、开腔（ 稳定腔、非稳定腔 ）、气体波导腔2.按腔镜形状和结构分为 :球面腔与非球面腔3.按腔内反射镜的多少分类：两镜腔与多镜腔，简单腔与复合腔4.腔中辐射场：驻波腔、行波腔物理与机电工程学院 激光原理与技术
3、 (第二章 1）闭腔开腔 气体波导腔固体激光器的工作物质通常具有比较高的折射率，因此在侧壁上将发生大量的全反射。如果腔的反射镜紧贴激光棒的两端，则在理论上分析这类腔时，应作为介质腔来处理。半导体激光器是一种真正的介质波导腔。这类光学谐振腔称为 闭腔 这是激光技术历史上最早提出的平行平面腔（ F-P腔）。从理论上分析这些腔时，通常认为侧面没有光学边界，因此将这类谐振腔称为 开放式光学谐振腔，简称开腔另一类光腔为 气体波导激光谐振腔 ，其典型结构是一段空心介质波导管两端适当位置放置反射镜。这样，在空心介质波导管内，场服从波导中的传播规律，而在波导管与腔镜之间的空间中，场按与开腔中类似的规律传播 。
4、闭腔、开腔、气体波导腔物理与机电工程学院 激光原理与技术 (第二章 1）根据腔内旁轴光线几何逸出损耗的多少分类；或看 在腔内 是否存在稳定振荡的高斯光束分类开腔中的稳定腔和非稳定腔物理与机电工程学院 激光原理与技术 (第二章 1）由 两个以上的反射镜构成双凹 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 R1=R2=LRL2R由两块相距为 L、平行放置的平面反射镜构成稳定腔1 2物理与机电工程学院 激光原理与技术 (第二章 1） 有效地控制腔内实际振荡的 模式数目 ，获得单色性好、方向性强的相干光 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 可以控制腔内光束的 损耗 ，在增益一定的情况下能控制激光束的 输出功率 .2.1.2 光学谐振腔的作用1. 提供轴向光波模的正反馈作用 ： 2. 控制振荡模式的特性物理与机电工程学院 激光原理与技术 (第二章 1）每一种模式都具有确定的基本特征：1、电磁场分布2、谐振频率3、在腔内往返一次所经受的相对功率损耗4、激光束的发射角2.1.3腔模 光学谐振腔的 模 式腔模： 谐振腔内可能存在的电磁场本征态称为腔的模式。腔模分为： 纵模和横模
