常用的非线性光学效应一般为二阶及三阶非线性效应。二阶非线性效应包括倍频、差频、和频、光学参量振荡等。三阶非线性效应包括自聚焦、光学Kerr效应、四波混频、受激拉曼散射等。其中,光学参量振荡是一种常用和有效的扩展激光光源的方式。在这个过程中,泵浦光、信号光以及闲频光需要满足相位匹配,通过改变它们的相位匹配角,可以较容易地实现波长调谐。而在拉曼散射中,在泵浦光作用下,产生的是一个斯托克斯光光子和一个声子。由于这个过程不需要相位匹配,所以操作会更加方便。然而,一般晶体材料的拉曼频移往往是固定的,所以利用晶体材料的受激拉曼散射很难实现波长调谐。本文研究的是利用另外一种光与物质的相互作用形式—受激电磁耦子散射—产生波长可调谐的红外激光输出。受激电磁耦子散射是一种包含二阶与三阶非线性效应的光学现象。在产生机制与实验方法方面与光学参量振荡器和受激拉曼散射有相似之处,也有区别。电磁耦子是在光波与晶格振动波相互作用条件下的一种光子与声子的耦合态。具有红外和拉曼双活性极性晶格振动模的晶体才可以产生受激电磁耦子散射,磷酸钛氧钾晶体(KiTiOPO4, KTP)属于具有这种模式的晶体之一。在产生机制上,二阶光学参量振荡属于单纯的二阶非线性过程,受激拉曼散射是一个单纯的三阶非线性过程,而受激电磁耦子散射的过程同时包含二阶及三阶非线性作用。在实验中,利用KTP晶体的受激电磁耦子散射产生的斯托克斯光频移一般比KTP的OPO产生的信号光频移小。与受激拉曼散射相比较,利用KTP受激电磁耦子散射的相位匹配可以更容易地实现斯托克斯光的波长调谐。本文研究的首要内容是通过1064.2 nm的,重复频率为1 Hz的调Q激光脉冲来泵浦KTP晶体,激发晶体内部的受激电磁耦子散射产生可调谐的斯托克斯光。然后,利用三硼酸锂晶体(LiB3O5, LBO)实现斯托克斯光的腔内倍频。实验中对产生的斯托克斯光及其倍频光的特性进行了研究,并用受激电磁耦子散射的理论分析了实验结果。主要研究内容包括以下方面：1.研究了斯托克斯光的特性。首先,比较了不同透过率的斯托克斯光输出镜对各角度下斯托克斯光输出能量的影响,结果显示60%透过率条件下斯托克斯光能量整体上获得了最大输出。然后测量了斯托克斯光波长的角度调谐特性。斯托克斯光的波长随着泵浦光与斯托克斯光之间的夹角变化而变化,随着两光束在晶体外的夹角从1.875°增长到6.750°,对应晶体内部的夹角为1.073°到3.856°,斯托克斯光的调谐波长为从1076.5 nm到1077.0 nm,从1080.7 nm到1081.3 nm,从1082.6 nm到1084.0 nm,从1085.3 nm到1087.2nm,从1090.6nm到1091.4 nm。在这个角度连续调节过程中出现了四个波长空隙带。第三,研究了斯托克斯光的能量调谐特性,即得到斯托克斯光的输出能量随波长的变化关系。在泵浦能量为120 mJ情况下,斯托克斯光的最大输出能量为46.5mJ,最高转换效率达到了39%,对应波长为1086.6 nm。第四,研究了斯托克斯光的输入输出关系。绘制了不同波长处的斯托克斯光能量随泵浦能量的变化曲线,整体上斯托克斯光的能量是线性依赖于泵浦光能量的。最后,测量并记录了入射泵浦光、剩余泵浦光及斯托克斯光的波形及其时间上的关系。2.研究了斯托克斯倍频光的特性。首先测量倍频光的角度调谐特性。随着斯托克斯光与泵浦光在晶体外夹角从1.875°到2.000°,从2.250°到3.0000,从3.1250到3.375°,从3.625°到5.625°的变化,倍频光波长的调谐范围从538.5 nm到538.6 nm,从540.4 nm到540.9 nm,从541.5nm到542.1 nm,从543.1 nm到543.8 nm。其次,给出了倍频光的能量随波长的变化关系。在泵浦光能量为120 mJ条件下,倍频光的最大输出能量为15.8 mJ,相应波长为543.4 nm。最后,测量了不同波长下的倍频光能量随泵浦光能量的变化,即输入输出关系。3.绘制了KTP晶体的电磁耦子的色散曲线、吸收曲线及受激电磁耦子散射过程中几个不同角度下的相位匹配曲线,并通过求解色散曲线及相位匹配曲线的交点,得到理论的斯托克斯光波长,与实验中所得波长符合地较好。结合受激电磁耦子散射过程中的泵浦光、斯托克斯光、电磁耦子及晶格振动的波动方程对实验结果进行了分析解释。