光泵碱金属蒸气激光器是激光领域的研究热点之一,它兼有固体激光器与气体激光器的优点,具有热管理性能好、线宽窄、输出高功率高质量光束等优势,在激光冷却、定向能量传输、材料处理、工业和军事等方面有广泛的应用前景。近些年,许多科研小组对碱金属蒸气激光进行了深入的实验与理论研究,并取得了重要成果。但是,对于实验过程中出现的激光模式与泵浦光模式不匹配的问题,有关谐振腔的优化设计还少见报道,只是在实验上通过调节实验参量得到较为优化的结果,故对此问题进行研究是非常有意义的。本文参考实验上采用的多种光泵碱金属蒸气激光谐振腔结构,以优化平凹腔光泵碱金属蒸气激光设计为目的。首先将平凹腔等价为共焦腔,用高斯光束来描述泵浦光和激光在光学系统中的传输过程,建立起分析谐振腔参量的模型。其次,在深入分析有关描述二极管纵向泵浦碱金属蒸气激光动力学过程的物理模型和模拟结果基础上,给出了谐振腔设计参量与激光输出特性的评价标准之一—斜率效率之间的联系。考虑到蒸气池内泵浦光与激光光束半径变化,重新定义了模式匹配系数,以纵向泵浦Cs金属蒸气激光为例,分析了泵浦源、耦合透镜、蒸气池和谐振腔有关参量对模式匹配系数的影响,为实验上优化设计各类激光谐振腔和改善碱金属蒸气激光的输出特性提供了理论参考。