谐振腔的5种损耗类型

激光器产生激光振荡的条件

• 小信号单程增益因子大于平均单程损耗因子；
• 激光振荡条件表明谐振腔的损耗特性对激光的产生和输出具有重要影响；
• 控制谐振腔的损耗特性是改变激光振荡和输出特性的主要手段。

光在谐振腔内传播内传播一个单程（来回一次）平均损耗的大小称之为平均单程损耗因子。

光学谐振腔内，总有光线形成闭合回路，光在腔内传播时会有不同类型物理机制使其产生损耗，谐振腔是有损耗、没有增益，这样的谐振腔称为无源腔。以下是谐振腔的5种类型的损耗：

腔镜透射损耗

光在谐振腔里传播的时候，会有不同的物理机制，导致光产生损耗，这类损耗源自于腔镜的不完全反射，谐振腔的腔镜反射率一般不可能做到100%。至少有一个腔镜我们主动会让它存在一定的透射，以便振荡的激光可以输出。腔镜的不完全反射对于腔内传播的光子来说就是一种损耗，腔镜发射率越大，腔镜透射损耗越小。

几何偏折损耗

当光线在谐振腔里传播的时候，有可能从腔的侧边偏折出去，例如由2个平行发射镜构成的谐振腔，只有严格垂直于镜面的光线才不会溢出光线，任何于镜面垂直方向纯在偏差的光线最终都会偏折出腔外。当两个腔镜的平行度存在任何偏差时，就连垂直于镜片的光线也会溢出腔外。

衍射损耗

按照波动理论，光在谐振腔传播的过程是衍射过程，由于谐振腔腔镜总有有限的大小，每次衍射都会有少量的光从镜子边缘损失。衍射引起的损耗大小与腔长和激光波长成正正比，与腔镜面积成反比。

散射和吸收损耗

工作物质的散射和吸收损耗，这种损耗的平均单程损耗因子的大小，可以由工作物质的损耗系数来获得。

元件的附件损耗

腔内其他附加元件引起的损耗，一台激光器除了必要的三大组成部分外，通常我们还会在谐振腔内插入一些光学元件，来改变或者控制激光器的某些特性。典型的器件有Q开关、F-P标准具、调节器、倍频晶体、光栅、滤波器和光阑等。当光穿过这些额外插入的光学元件时，由于元件表面的发射、材料的散射和吸收等，会产生额外的损耗，这些损耗称为附件损耗。腔内插入的元件越多这种损耗也越大。

谐振腔内大致存在这5类损耗，这5类损耗的来源各不相同，可以单独分析这些损耗，谐振腔总的平均单程损耗因子可以由他们平均单程损耗因子相加得到。