激光物理 · 受激辐射

Laser Resonant Cavity

什么样的波能在两面镜子之间反复回来并不断增强？ 得同时满足两条：走完一个来回仍然同相，而且一个来回的增益大过损耗。满足了相位条件，增益不到阈值照样起不了振；腔不支持的模式，泵浦再强也没用。

两面反射镜挑出纵模，增益介质补上每次往返的损耗。调节腔长、反射率和泵浦，驻波、往返相位、增益曲线和允许纵模会在同一画面里一起变化。

2L=m\lambda,\qquad \nu_m=\frac{mc}{2L}

光在两镜间往返一次，相位必须正好积累整数个 $2\pi$ ；相邻允许频率之间隔着一个自由光谱范围 $c/(2L)$ 。

e^{2gL}R_1R_2\ge 1

增益要补上两面镜子和腔内的损耗，光场才不会一圈圈衰减下去；稳态功率最终由增益饱和限定。

容易误解只要 $2L=m\lambda$ ，腔中一定出现强激光。

正确理解粒子数反转不够时，腔只是一个被动的 Fabry–Pérot 滤波器，腔内场照样会衰减。

容易误解驻波图形不平移，所以能量没有传播。

正确理解驻波是两列反向行波叠加出来的；输出耦合镜照样会放出一部分能量，形成向外传播的激光束。