直角内圆锥面全反射镜激光谐振腔由于其特殊的结构，从而具有较好的抗失调特性。选择高功率横流CO2激光器作为数值模拟的模型，采用Fox-Li迭代法对此种谐振腔的输出光束模式进行了分析。当光束在直角内圆锥面全反射镜处发生翻转时，进行了简化计算。由于直角内圆锥面全反射镜会干扰光束的偏振态，所以采用一种矢量分析的方式对输出光束的模式进行了分析。研究发现当选取P光和S光的反射率相差超过3%时，此种谐振腔可得到偏振纯度为1的径向偏振光或角向偏振光。

激光器的谐振腔在实际装配过程及运行过程中很难保证完全调准, 因此研究谐振腔的稳定性十分必要。采用“Rigord分析法”分析了抛物面镜离轴非稳腔和球面镜腔角度失调时功率提取效率的变化, 对腔长改变时两种谐振腔的输出特性进行了讨论, 同时研究了腔镜曲率半径增大的抛物面镜离轴非稳腔的稳定性。结果表明, 当失调角度在±6 mrad变化时, 抛物面镜腔的功率提取效率比球面镜腔高5.6%; 当谐振腔腔长的变化值在―1～1 mm的范围内时, 抛物面镜离轴非稳腔的功率提取效率比球面镜腔高3.5%; 当谐振腔腔镜曲率半径增加2 mm时, 抛物面镜腔的功率提取效率增加, 且抗失调特性更好。

非稳腔由于其良好的模式鉴别特性,且可获得接近衍射极限的输出束,因此在板条激光器及放大器中广泛应用。但非稳腔有多种不同结构,不同类型谐振腔的输出光束特性各不相同,因此对不同结构非稳腔特进行研究具有重大意义。采用Fox-Li迭代算法,数值模拟了对称正支和负支共焦腔,对称非稳腔和离轴非稳腔的输出特性,对不同结构谐振腔的稳定性进行了分析。研究结果表明,离轴非稳共焦腔输出光束远场分布能量更集中,且输出光束的M2因子仅为对称腔的1/5; 而离轴负支共焦腔的抗失调特性优于离轴正支腔。

采用非稳腔结构的激光器，当系统的菲涅耳数较大时，球面腔镜尺寸随之增大，尽管可以获得高输出功率，但由于不满足傍轴条件，球面腔镜的球差对输出模式的影响变大。采用Fox-Li迭代算法，分析了腔镜类型不同时谐振腔有效菲涅耳数为675的2 kW 射频板条CO₂激光器的输出模式，并进行了实验研究。结果表明，当腔镜采用双球面镜时球差的影响显著，输出光束近似为球面波，输出平面上光束质量因子M² =14.48，光束质量差，聚焦后光束偏离光轴，难以实现高功率、高光束质量的激光输出；当腔镜均采用抛物面镜时球差的影响得以消除，输出光束近似为平面波，此时输出平面上光束质量得到改善，M² =3.96，实验结果与数值模拟结果一致。