定义
相对于横向光束偏移动态不稳定的光学谐振腔。
根据其设计细节，光学谐振器相对于横向光束偏移是稳定的还是不稳定的。 从这个意义上说，稳定性意味着注入系统的任何几何光线都具有一些不太大的初始横向偏移位置和角度，在许多往返过程中都将停留在系统内。 在不稳定的谐振器中，这样的射线迟早会被弹出。 使用ABCD矩阵算法，人们可以很容易地确定谐振器是在稳定还是不稳定的状态下工作，以及从一个状态移动到另一个状态需要谐振器参数的哪些变化。
对谐振器特性进行更全面的分析需要波动光学器件，并且通常涉及分析谐振器模式。 谐振器模式的性质在稳定或不稳定状态下非常不同。 不稳定谐振器具有许多特殊特性：
- 这些模式总是经历显着的衍射损失，通常非常高（每次往返约50%或更高）。
- 对于较高模式阶数，衍射损耗通常会变高。 这种固有模式判别通常有助于获得激光器的单横向模式操作。
- 特别是对于在硬边衍射的谐振器，横向模式轮廓相当复杂，通常表现出明显的环形结构。 然后只能使用数值方法来计算详细的模式曲线。 然而，对于某些软孔径谐振器（见下文），至少可以使用分析方法以合理的精度估计模式特性。
- 在线性不稳定谐振器中，反向传播光束的波前不一定相互匹配，也不一定与两个端镜的表面匹配。
属性“不稳定”不应被误解为表明这种谐振器的鲁棒性不如稳定谐振器。 相反，不稳定激光谐振器的对准灵敏度甚至可能远低于稳定谐振器，并且已经开发出使用不稳定谐振器的相当坚固的高功率激光器。
不稳定激光谐振器中的输出耦合
不稳定的激光谐振器通常被制成，即将上述衍射“损耗”作为有用的激光输出。 输出耦合器可以是普通的激光反射镜，其中场分布超出镜子边缘，因此一些光通过侧面的镜子（见图1）。 尽管输出光束轮廓在近场中有一个孔，但光束发散度非常小，并且一些具有这种谐振器的超高功率激光器的光束质量至少高于使用稳定谐振器可以实现的光束质量 - 特别是如果可以容忍较大的衍射损失，因此可以使孔相对较小。
图1：不稳定的激光谐振器，输出耦合在硬边镜上。
在其他情况下，使用刮板镜（图2，例如，带有椭圆孔的倾斜镜），它从循环腔内光束中“刮掉”一些光。
图2：不稳定的激光谐振器，在刮板镜处具有输出耦合。
另一种可能性是使用可变反射率反射镜，其中反射率随着到光束轴的距离增加而降低 - 通常根据高斯或超高斯函数。 这种方法可以避免近场输出光束轮廓中典型的环形结构，并且通常适用于获得相当高的光束质量。
在某些情况下，谐振器在一个方向上稳定，而在另一个方向上不稳定。 这种混合谐振器有时用于具有高椭圆波束的情况[16]。
在大多数情况下，不稳定谐振器比稳定谐振器更难分析和优化。 虽然对于稳定谐振器，ABCD矩阵算法允许以相对简单的方式计算各种模式属性，但通常需要数值波束传播来分析不稳定谐振器模式。 除了合适的软件外，还了解光学的各种复杂概念，包括往返放大倍率M和菲涅耳数等术语 NF，可能会有所帮助。
不稳定激光谐振器的优点和局限性
尽管大多数激光谐振器被设计为稳定的谐振器，但在某些情况下，不稳定的谐振器可能具有很大的优势。 特别是，它们可以帮助产生具有非常高的光功率和相对较高的光束质量的激光束。 在这种情况下，稳定谐振器的一个常见问题是无法实现足够大的基波谐振器模式，或者该模式对热透镜或未对准等干扰高度敏感。 然而，不稳定谐振器可以具有非常大的基波模式，与所有高阶模式相比具有明显的净增益优势，并且灵敏度不会过高。
但是，只有当增益介质可以提供相当大的增益时，该原理通常才有效。 例如，脉冲闪光灯泵浦或二极管泵浦YAG激光器，金属蒸汽激光器，准分子激光器和化学激光器就是这种情况。 应用于低增益激光器，如连续波 一氧化碳2激光器或者灯泵浦固态激光器更困难，并且通常会导致光束质量较低。
对不稳定谐振器的分析更困难可能被认为是一个缺点，使得找到优化的激光器设计变得更加困难。
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