共焦腔稳定性突变的分析

光学谐振腔是现代光学的基础性器件.本文从最常见的共焦腔出发,分别从代数解析和几何拓扑的角度解释了其稳定性随参数变化而发生突变的现象,给出了突变的数学原因和物理原因.从数学的角度看,共焦腔稳定性突变是因为反三角余弦函数的函数值在传统的定义域以外由复数向实数的突变;从几何拓扑的角度看,根据光线在腔内的传播路径定义拓扑荷,由于只有拓扑荷为零的腔是稳定的,且拓扑荷的变化是量子化的,因此共焦腔的稳定性发生突变.并根据其突变原因设计由双非稳腔组合的耦合腔,重新构建拓扑荷,实现了新的稳定腔,并且在其中发现了单腔中没有的新模式.