光學(xué)諧振腔是光波在其中來回反射從而提供光能反饋的空腔，是激光器的必要組成部分。通常由兩塊與工作介質(zhì)軸線垂直的平面或凹球面反射鏡構(gòu)成。工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)后就能產(chǎn)生光放大。諧振腔的作用是選擇頻率一定、方向一致的光作最優(yōu)先的放大，而把其他頻率和方向的光加以抑制。凡不沿諧振腔軸線運(yùn)動的光子均很快逸出腔外，與工作介質(zhì)不再接觸。沿軸線運(yùn)動的光子將在腔內(nèi)繼續(xù)前進(jìn)，并經(jīng)兩反射鏡的反射不斷往返運(yùn)行產(chǎn)生振蕩，運(yùn)行時不斷與受激粒子相遇而產(chǎn)生受激輻射，沿軸線運(yùn)行的光子將不斷增殖，在腔內(nèi)形成傳播方向一致、頻率和相位相同的強(qiáng)光束，這就是激光。為把激光引出腔外，可把一面反射鏡做成部分透射的，透射部分成為可利用的激光，反射部分留在腔內(nèi)繼續(xù)增殖光子。光學(xué)諧振腔的作用有：①提供反饋能量，②選擇光波的方向和頻率。諧振腔內(nèi)可能存在的頻率和方向稱為本征模，按頻率區(qū)分的稱縱模，按方向區(qū)分的稱橫模。兩反射鏡的曲率半徑和間距（腔長）決定了諧振腔對本征模的限制情況。不同類型的諧振腔有不同的模式結(jié)構(gòu)和限模特性。

光學(xué)諧振腔由兩個或兩個以上光學(xué)反射鏡面組成、能提供光學(xué)正反饋?zhàn)饔玫墓鈱W(xué)裝置。兩個反射鏡可以是平面鏡或球面鏡，置于激光工作物質(zhì)兩端。兩塊反射鏡之間的距離為腔長。其中一個鏡面反射率接近100%，稱為全反鏡；另一個鏡面反射率稍低些，激光由此鏡輸出，故稱輸出鏡。兩者有時也分別稱為高反鏡和低反鏡。

光學(xué)諧振腔種類

按組成諧振腔的兩塊反射鏡的形狀以及它們的相對位置，可將光學(xué)諧振腔區(qū)分為：平行平面腔，平凹腔，對稱凹面腔，凸面腔等。平凹腔中如果凹面鏡的焦點(diǎn)正好落在平面鏡上，則稱為半共焦腔；如果凹面鏡的球心落在平面鏡上，便構(gòu)成半共心腔。對稱凹面腔中兩塊反射球面鏡的曲率半徑相同。如果反射鏡焦點(diǎn)都位于腔的中點(diǎn)，便稱為對稱共焦腔。如果兩球面鏡的球心在腔的中心，稱為共心腔。如果光束在腔內(nèi)傳播任意長時間而不會逸出腔外，則稱該腔為穩(wěn)定腔，否則稱為不穩(wěn)定腔。上述列舉的諧振腔都屬穩(wěn)定腔。用兩塊凸面鏡組成的諧振腔為不穩(wěn)定腔。平凹腔中如腔長太長，使凹球面的球心落在腔內(nèi)，則腔中除沿光軸的光線外，其它方向光束經(jīng)多次反射后必然會逸出腔外，故也為不穩(wěn)定腔。對稱凹面腔中，如腔長太長，使兩球面球心分別落在腔中心點(diǎn)靠近自身一側(cè)，也是一種不穩(wěn)定腔。

光學(xué)諧振腔中任一束傍軸光束離光軸的距離，如果在它來回反射過程中不會無限增加，則這種腔必定是穩(wěn)定腔。

諧振腔功能

諧振腔中包含了能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激光工作物質(zhì)。它們受到激勵后，許多原子將躍遷到激發(fā)態(tài)。但經(jīng)過激發(fā)態(tài)壽命時間后又自發(fā)躍遷到低能態(tài)，放出光子。其中，偏離軸向的光子會很快逸出腔外。只有沿著軸向運(yùn)動的光子會在諧振腔的兩端反射鏡之間來回運(yùn)動而不逸出腔外。這些光子成為引起受激發(fā)射的外界光場。促使已實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)產(chǎn)生同樣頻率、同樣方向、同樣偏振狀態(tài)和同樣相位的受激輻射。這種過程在諧振腔軸線方向重復(fù)出現(xiàn)，從而使軸向行進(jìn)的光子數(shù)不斷增加，最后從部分反射鏡中輸出。所以，諧振腔是一種正反饋系統(tǒng)或諧振系統(tǒng)。