用特征向量法模拟较大菲涅耳数激光谐振腔时, 采用梯形积分法计算效率较低。为了解决这一问题, 通过理论分析谐振腔输出模式的空间带宽积, 确定计算传输矩阵时最少的取样点数。采用高斯积分法计算传输矩阵, 该方法在保证啁啾函数计算精度的同时使传输矩阵尺寸满足最少取样要求。通过对菲涅耳数为10的方形镜平凹谐振腔进行数值模拟可知, 传统方法的传输矩阵尺寸为10000×10000, 谐振腔特征模式的计算时间为412.47s, 本文中的计算方法需要的传输矩阵尺寸为3600×3600, 计算时间为51.34s。结果表明, 本文中的计算方法能大幅度提高特征向量法的计算效率, 同时减少计算机内存的消耗。

CO2泵浦源是光泵气体太赫兹激光器的核心器件之一，其性能直接关系到太赫兹激光器的工作稳定性。CO2泵浦源一般由闪耀光栅作为全反射尾镜，构成特殊的光栅腔实现波长的选支输出。采用传输矩阵的特征向量法对光栅谐振腔的腔内光场模式进行了理论分析与数值模拟，计算了光栅腔的一系列本征模式及相应的衍射损耗。结果表明光栅腔的腔内模式特性等效于一个平凹腔，而对于大菲涅尔数的光栅腔， Littrow波长的附近支线也可能具有衍射损耗较低的低阶模，可能优先于Littrow波长的高阶模起振，导致光栅腔的波长选择性降低。

利用一种用于光腔模式及光束传输模拟计算的特征向量法计算有源腔的2维失调,通过对谐振腔几何关系的求解,以及对增益进行薄层模型处理,最后利用特征向量法计算有源腔失调后的模式分布,发现失调造成了模式强度分布不均匀,并带来模式阶数的改变。计算了相应的光束质量因子,结果表明:在一定失调范围内,失调可能会带入新的模式竞争;谐振腔在一定范围的失调情况下,各阶模式的光束质量可能变好,也有可能变差,随着模式阶数的增加光束质量整体趋势是越来越差;原来简并的模式可能不再简并。该方法可以为计算失调后谐振腔的模场带来方便。

提出一种特征值方法用于计算具有流动饱和增益介质的气体激光器的光场分布情况。计算模型中，流动饱和增益介质等效为一个位于激光谐振腔内的大腔镜前面的薄增益片。基于这个模型，可以获得特征值法的传输矩阵。通过求解传输矩阵的特征值与特征向量，能够较容易地获得激光器谐振腔中所有可能存在的光场分布情况，通过比较它们的损耗参数能够获得激光器实际存在的光场分布。模拟计算结果显示：流动饱和增益介质对光场分布具有负面影响，它将导致光场分布沿着气体流动的方向倾斜。该方法的模拟计算结果能够与其它方法的模拟计算结果较好地吻合。