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光学谐振器

1958
  • Charles H. Townes
  • Arthur L. Schawlow
激光物理实验室中的光学谐振器装置,包括反射镜和增益介质。

(图片仅供参考)

光学谐振腔,或称光学谐振器,是由一系列反射镜组成的结构,能够形成光波驻波腔。在激光器中,它环绕着增益介质,提供正反馈。受激辐射产生的光在谐振腔内来回反射,多次穿过增益介质,从而实现显著的光放大,并最终形成相干输出光束。

光学谐振腔是大多数激光器的关键组件,负责增强光强度并决定输出光束的特性。最简单、最常见的类型是法布里-珀罗谐振腔,它由放置在增益介质两侧的两面平行镜组成。其中一面镜是高反射镜(反射率接近100%),而另一面镜(即输出耦合器)是部分反射镜(例如,反射率99%),允许一部分光以激光束的形式逸出。

受激辐射产生的光子在谐振腔内传播。沿两面镜轴线传播的光子会被反射回增益介质,从而激发进一步的辐射并放大光强。而未沿轴线传播的光子则会从谐振腔中逸出。这一过程不仅放大光强,还起到滤波作用。只有特定频率的光波,即在谐振腔内形成驻波(腔长为波长一半的整数倍)的光波,才能被维持。这种谐振条件决定了激光器的纵模。镜面的几何形状(例如,平面镜、凹面镜)决定了谐振腔的稳定性以及输出光束的空间分布(横模),例如基模高斯模式(TEM00)。

UNESCO Nomenclature: 2210
- 光学

类型

物理设备

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 法布里-珀罗干涉仪
  • 微波激射器中使用的微波腔谐振器
  • 光学反射和干涉原理

应用程序

  • 激光构造
  • 光参量振荡器
  • 光学干涉仪(例如,法布里-珀罗干涉仪)
  • 引力波 像LIGO这样的探测器
  • 高精度光学频率标准

专利:

  • US2929922A

潜在创新理念

  • micro-ring resonators for on-chip optical 信号处理
  • 光子 crystal cavities for ultra-low threshold lasers
  • 用于高功率、大面积激光器的不稳定谐振腔
  • 用于感知微小力的光机械腔
  • 用于紧凑型高功率激光器的可折叠腔体设计
  • 实时校正热透镜效应的主动式反射镜系统
  • 用于单分子检测的等离子体纳米腔
  • 用于控制化学反应的手性光学腔
  • 用于量子信息处理的集成光学腔
  • 用于陀螺仪和传感器的光纤环形谐振器
相关术语:光学谐振腔、光学腔、激光器、法布里-珀罗谐振腔、反射镜、反馈、放大、驻波、激光模式、光束质量。

历史背景

光学谐振器

1950
1950
1957
1958
1960
1960
1960
1950
1950
1957
1957
1959-11
1960
1960
1960

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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