定义
允许激光束多次通过气体的单元。
在激光光谱学中，通常需要测量气体中光的吸收系数，或气体与光相互作用产生的其他效应，例如频率相关的相变。 用过的气体通常在某种类型的气室中。
为了获得光谱测量的高灵敏度，通常需要实现气体中光的长路径长度。 原则上，可以使用相应长的单程气池；为了避免光束发散过多，需要使用光束半径相对较大的激光束。 然而，这种方法通常不切实际，主要是因为气体电池会变得太笨重而无法集成到紧凑型设备中。 因此，人们经常使用多通道气体池，其中长路径长度是通过通过中等长度的单元的多次通道来实现的。
多通道气体池允许在吸收较弱的光谱区域中工作。
多通道单元的一个共同特征是光束路径由某种高反射镜折叠。 人们经常使用凹面镜面，它提供了光束的一些重新聚焦，因此即使实现长光束路径，光束半径也可以在整个单元中保持相对较小。 反射镜的曲率通常也用于适当地改变激光束的传播方向。 此外，人们经常试图在仅使用两个或三个不同的镜子时获得大量反射，即，在同一面镜子上利用多个点上的反射。 这种多通道单元的不同设计 - 有关最重要的设计，请参见下文 - 在各个方面有所不同，例如，
在决定多通道单元的某种设计时，不同的方面可能是相关的。
- 可以实现多少次通过
- 是否可以改变通过次数
- 镜子的对齐有多困难和关键
- 气体体积可以做多小
- 需要多么复杂的机械部件
- 光束半径在通过过程中如何演变。
对于某些应用而言，在给定的光程长度下实现较小的气体体积可能很重要。 例如，人们可能希望实现电池中气体的快速周转，以便快速监测环境中气体成分的变化。 同时，如果需要过滤气体，高气体流速可能不可行。
多通道气室设计示例
Pfund 细胞
一个特别简单的多通道单元是Pfund单元，由August Pfund在1930年代发明。 它由两个凹面镜组成，每个凹面镜的中心都有一个孔。 输入光束以一定角度通过这样的孔注入，使其撞击另一面镜子的反射部分。 选择每个镜子的曲率半径是镜子之间距离的两倍，即焦距等于该距离；经过一次反射后，光束始终平行于气体单元的轴线。 第二次反射将光束引向另一面镜子上的孔。 输入光束的精确方向和光束发散并不重要。
图1：一个Pfund细胞。
修改后的版本只有一个孔，只有第一个镜子。 然后，输出光束在五次反射（六次通过）后通过输入镜的孔。
白细胞
白色细胞 [1] 由三面镜子组成——一侧是较大的镜子，另一侧是两面较小的镜子，它们都具有相同的曲率半径。 由于一侧反射镜的分裂，人们可以独立调整它们对激光束的方向，这允许实现不同次数的通过（但始终是 4 的整数倍）。 输入光束从一个镜子的侧面注入，而不是像Pfund细胞那样通过孔注入。
赫里奥特细胞
为了实现大量的通过，人们经常使用Herriott单元的设计，以Doland R. Herriott命名[2，3]。 这样的细胞仅包含两个球形曲面镜，或者一个平面镜和一个弯曲镜。 沿细胞轴传播并因此击中两个镜子的激光束是正常的入射，只会反射在自身中；一个人会有一个稳定的谐振器。 然而，在赫里奥特细胞中，光束有点远离该轴，每个镜子上的反射点位于围绕镜子中心的圆圈上。 它们在每次往返后以角度θ前进，这取决于镜面距离和曲率半径的比率。 （该比率对于光束半径的演变也很重要。 如果角度θ满足条件θ = （m / n） π整数n和m，则设备是“q守恒”，即高斯光束的复q参数（以及光束半径和光束曲率）保持不变[5]。 例如，可以选择 θ = 2 π / 16 = π / 8 以获得整个圆的 16 次双刀（或 32 次通过）；对于给定的镜像，这仅适用于特定的镜像间距。
为了实现有限数量的谐振器往返，可以在镜子上使用一个或两个孔或开孔，光束可以通过这些孔或开孔。
圆形多通道单元
圆形多通单元具有围绕圆的所有反射点，因此光束路径形成一种星形图案。 可以为每个反射点使用单独的球面镜，以便可以任意选择其曲率半径。 或者，可以使用单个圆形镜子，它基本上可以是整个单元的唯一部分，使其机械简单而坚固。 在后一种情况下，曲率半径当然是上述圆直径的一半，不能自由选择。 这种细胞可用于与相当小的细胞体积相结合实现相对大量的通过。
多通道单元的其他应用
类似的多通道单元用于其他目的，其中光束与气体的相互作用无关紧要。 例如，这种单元可以用作锁模激光器中的光学延迟块，其中有时希望实现较长的往返长度，从而实现低脉冲重复率和相应的高脉冲能量[5]。
替代方法
使用多通道气池的可能替代方法是使用基于空心光纤的池。 通过这种方法，可以在不使用光束反射的情况下实现相对较长的路径长度。 有关详细信息，请参阅有关气室的文章。
参考文献
[1] J. White, “Long optical paths of large aperture”, J. Opt. Soc. Am. 32 (5), 285 (1942), doi:10.1364/JOSA.32.000285
[2] D. R. Herriott, H. Kogelnik and R. Kompfner, “Off-axis paths in spherical mirror interferometers”, Appl. Opt. 3 (4), 523 (1964), doi:10.1364/AO.3.000523
[3] D. R. Herriott and H. J. Schulte, “Folded optical delay lines”, Appl. Opt. 4 (8), 883 (1965), doi:10.1364/AO.4.000883
[4] M. L. Thoma, R. Kaschow and F. J. Hindelang, “A multiple-reflection cell suited for absorption measurements in shock tubes”, Shock Waves 4 (1), 51 (1994)
[5] A. Sennaroglu and J. G. Fujimoto, “Design criteria for Herriott-type multi-pass cavities for ultrashort pulse lasers”, Opt. Express 11 (9), 1106 (2003), doi:10.1364/OE.11.001106
[6] N. Daher et al., “Raman wavelength conversion in a multipass cell”, Opt. Lett. 46 (14), 3380 (2021), doi:10.1364/OL.431675
