注入型共焦法布里-珀罗球面腔损耗测量技术

"该文介绍了注入型共焦法布里-珀罗(F-P)球面腔内微弱损耗的绝对测量方法，这种方法基于输出信号峰值与腔内损耗的敏感关系，能够实现高衬度、高灵敏度和高精度的测量。文章探讨了该技术的原理和应用前景，特别强调了在损耗系数测量中的挑战以及如何通过注入型共焦腔提升测量性能。" 在光学领域，测量微弱损耗是极具挑战性的任务，因为它要求高衬度、高灵敏度和高精度。传统的损耗测量方法，如光声法、光致热偏折法、光致热透镜法等，通常需要高强度的光源，并存在其他限制。近年来，内腔增强激光光谱法提供了一种新的途径，通过将吸收介质置于激光器腔内，利用微弱吸收对输出光束强度的影响来提高衬度。然而，这种方法在激光器工作状态不稳定时会影响测量结果。 注入型共焦法布里-珀罗(F-P)球面腔提供了一种更为通用的解决方案。这种腔体由两块曲率半径相等且间距为Lo的反射镜组成，激光束被设计为高斯模式并匹配腔体模式，确保其在腔内反射时不改变模式。当注入的激光束长度为L且光束腰直径满足特定条件（Wo = λo/2πLo）时，激光会在腔内形成“8”字形环路，从四个位置（A、B、C、D）逸出。腔内介质的损耗会影响反射镜M1和M2之间的光强度，这可以通过计算各路输出的合振幅来确定。 在该系统中，振幅反射率（r1，r2）、振幅透过率（t1，t2）和腔内介质的单程振幅透过率（t，θ）是关键参数。根据腔内光场传播的物理过程，可以建立数学模型来描述从各个出口逸出的光强变化，进而推算出腔内的损耗系数。这种方法的优势在于能够实现对微弱损耗的精确测量，而无需激光器工作在阈值附近，因此避免了模式竞争等不稳定因素的影响。 注入型共焦法布里-珀罗球面腔的应用前景广阔，尤其是在光纤损耗测量、高精度光学材料性质分析、微弱吸收介质的探测等领域。通过优化腔体设计和实验条件，可以进一步提高测量的准确性和稳定性，这对于光学工程和基础科学研究都具有重要意义。未来的研究可能集中在如何改进腔体设计、减少噪声影响以及拓展到更多类型的损耗介质测量上。