更新时间：2022-04-12 09:16
光学双稳态（optical bistability）是指光学系统具有多值性的现象。在一个非线性光学系统中，系统的输出光强和输入光强之间会出现类似于磁滞回线的滞后现象。光学双稳态是出现两个稳定透射状态的光学现象。光在二能级原子系统共振吸收时，如低入射光强，满足比尔定律。在输入光强 (I) 的某个范围内（c至d），对应每一输入光强I有两个可能输出光强(I0) a和b，它依赖于系统所处的历史状态。当输入光强从低值逐渐增加时，系统处在低态b，当输入光强从高值减小时，系统处在高态a。这种具有多值性的光学系统称为光学双稳态。
光学系统具有双稳态的条件：系统必须是非线性的；系统中要有反馈机制。一个常见例子是含有非线性介质的法布里－珀罗腔。
光学双稳态已进行了广泛研究，包括各种激光系统，诸如半导体激光器、塞曼激光器、有饱和吸收体激光器、参量振荡器、染料激光器等的研制；非线性界面上反射和含非线性介质（如Na蒸气）法布里－珀罗腔或双向环形腔等被动光学系统探讨；光电混合装置的制作等。光学双稳态因在协同学和耗散结构中作为远离平衡态的开放系统的一个典型例子而具理论意义。系统的外界参量改变时，可观察到自脉冲和混沌现象，成为研究分岔和混沌的有力实验装置。由于观察到“光学浑沌”（在一完全确定的非线性系统中，当改变参量时，出现类似随机的行为，称为浑沌）而受到理论物理界的重视，为研究非平衡统计物理提供了一种重要实验手段。此外，光学双稳态可制成光学限幅器、光开关等器件，在光计算中得到应用。
光学双稳态引起人们极大注意的主要原因是光学双稳器件应用在高速光通信、光学图像处理、光存储、光学限幅器以及光学逻辑元件等方面。尤其是用半导体材料（GaAs，InSb等）制成的光学双稳器件，尺寸小（几毫米直径，几十至几百微米厚），功率低（10微瓦/微米2—1毫瓦/微米2），开关时间短（约10－12秒），成为未来光计算机的逻辑元件。
光在二能级原子系统共振吸收时，如低入射光强，满足比尔定律，透射光强与入射光强成正比；但如入射光强很高，就出现吸收的非线性－饱和吸收，明显地偏离比尔定律。此时，介质变得几乎透明，因而透射光强几乎与入射光强一样大。入射光强与透射光强之间的这种关系，可用一个单值函数来表示。如果把这种二能级原子系统的吸收介质放在法布里－珀罗腔内，由于吸收过程的非线性和腔的反馈过程的相互作用，当入射光强逐渐增加时，透射光强缓慢地单调上升；当入射光强到达某一临界值时，系统突然透明，透射光强几乎与入射光强相等；如果这时减小入射光强，则系统会保留在高透射状态，不经原路线回到低透射状态；直到入射光强到达另一临界值时，系统才回到低透射状态，此时介质又重新变成强吸收体。这种入射光强与透射光强间具有滞后回线的特性，造成在一定区间内的每一入射光强对应透射光强有两个稳定的状态：高透射状态和低透射状态，这种现象称为光学双稳态。系统究竟处于何种透射状态不仅与入射光强有关，还与过去所处状态有关。
光学双稳态概念最早（1969）是在可饱和吸收介质的系统中提出的，并于1976年首次在钠蒸气介质中观察到。随入射光强而变化的非线性介质，也观察到光学双稳态。并且有比吸收介质更为优越的性能，比如，观察到光学双稳态的入射光强更低，对光源的线宽没有更高要求，也没有吸收引起的热耗散问题，因而在光学双稳态的应用上比吸收型装置更为受人重视。
光学双稳态除在非线性法布里－珀罗腔内观察到外，还在诸如光电反馈混合装置、非线性界面、声光装置、自聚焦等实验中被观察到。