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近年来,光学微腔因具有体积小,易于集成,高Q值等特点,已经在气体探测、精密测量、光传感、光通信等众多领域得到广泛关注。1962年,Bloembergen等人提出可以利用相干长度量级的微腔,补偿非线性光参量过程中产生的相位失配。这种利用微腔实现相位补偿的方法被称为腔相位匹配(CPM)。2011年,谢臻达等人在实验上首次实现了 CPM,展现出很多新的光学特性和优势。本论文基于CPM原理,研制了一系列不同的片状光参量振荡器(SOPO),并研究了其中的光学参量过程,及探讨了 SOPO在太赫兹波的产生中的应用。具体包括以下几方面内容:1、首先介绍了非线性光学和腔相位匹配的发展历程,简要介绍了腔相位匹配的原理;介绍了片状光参量振荡器的主要构成及原理。2、从理论上介绍了 CPM,由SOPO中的光参量耦合波方程引入,对SOPO的光参量特性进行分析;分别介绍了单程放大SOPO与双程放大SOPO的异同及样品的设计方案。3、通过基于掺镁铌酸锂(MgO:CLN)的光参量振荡器,对MgO:CLN的色散方程进行了实验测量。所获得的Sellmeier方程的波长适用范围为0.5-4μm,温度适用范围为60-510℃。在不同温度范围内,本方程为利用MgO:CLN构建SOPO的实验,提供了精确的相位匹配指导。4、设计制造了基于MgO:CLN的Ⅰ类腔相位匹配SOPO。在1064nm近简并点附近,获得了可调谐的频率梳光谱。其光谱带宽达到50nm,光参量转换效率达到33.8%。同时,在实验上验证了双程放大CPM理论,有效提高了 SOPO的光学性能。5、研制了基于KTP晶体的Ⅱ类CPM的双程放大SOPO。在1020nm到1120nm的光谱范围内获得了单纵模,窄线宽的可调谐参量光输出。同时,利用抽运光双通,SOPO的起振阈值降低至21μJ,且光参量转化效率达到41.05%,斜率效率达到48.56%。6、研究了利用SOPO实现太赫兹波(THz)产生的光参量过程。我们研究了以基于KTP的双程放大SOPO作为光源,产生正交偏振参量光,入射到GaSe晶体中差频产生太赫兹波的光学参量过程。这个基于SOPO的太赫兹源结构紧凑且调谐范围较大,理论计算得到的太赫兹调谐范围为0.5THz-25.6THz,预测能量转化效率约为3.0 × 10-5。