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该文重点以实验为基础,结合理论分析,研究了OPO如何降低阈值、提高转换效率、改善光束质量、精确调谐以及波长扩展到中红外等问题及关键技术.在降低单共振OPO阈值方面,建立了有强闲频光吸收的OPO阈值模型,分析了泵浦空间模式、脉冲轮廓等对OPO泵浦阈能量密度的影响,得出利用单横模、窄脉宽、前陡后缓型脉冲激光泵浦可以有效降低阈值结论.实验上利用SBS相位共轭Nd:YAG脉冲激光泵浦非临界相位匹配KTP OPO,经光束质量改善、脉宽压缩以及脉冲轮廓整形成陡前沿、缓后沿形状后,OPO阈值较非相位共轭光泵浦降低约45﹪.在谐振腔中注入种籽光,可使参量光在一定功率水平上建立起来,减小了建立时间,实验上证实该技术使OPO阈值降低30﹪.从理论上分析了非共线泵浦、双共振OPO、准相位匹配技术三种有效降低OPO阈值的途径.该文一项重要的工作是研制一套基于KTP和BBO晶体的快速调谐光参量频率转换系统,并在大范围调谐过程中毋须更换光学元件.该文设计了精确的转角调谐机构,同时控制三路OPO运行计算机调谐控制板,以及可视化调谐控制界面,为用一套光学元件实现BBO OPO0.4～2.0μm的宽谱调谐,试验了双棱镜环形腔、侧向泵浦宽反射带腔镜耦合技术.该文在3～5μm OPO方面,首先研究了双向非共线泵浦LiNbO<,3> OPO,采用短波长信号波腔内谐振,非谐振闲频波耦合输出结构,获得3～4μm中红外激光,最高能量输出12mJ,能量转转换效率4.5﹪.为设计高功率、高重复频率中红外OPO,计算了双共振ZnGeP<,2> OPO相位匹配特性,建立了考虑到走离效应、高斯模耦合系数的双共振OPO阈值理论模型.为解决中红外OPO的泵浦源这一关键问题,实验上成功运行了792nm连续Ti:Al<,2>O<,3>激光泵浦的Tm,Ho：YLF微片激光器,在2.06μm处最大输出功率90mW,最大光光转换效率13﹪.根据实验和理论计算,对激光晶体参数、激光器运行方式、结构等进行了优化分析,设计了激光二极管泵浦大功率2μm Tm,Ho：YLF固体激光器.