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光参量振荡器由于具有调谐范围宽、效率高、结构简单、工作可靠等特点,是获得宽带可调谐、高相干辐射光源和新波段激光系统的重要途径。尤其是近年来,随着一批新型优质非线性光学晶体的发明、成熟和大量应用,以及非线性光学频率变换和可调谐激光技术的飞速发展,在光参量振荡器及其应用技术这一研究领域取得了不少十分重要的突破。近年来,激光光谱技术已经成为当前探测物质结构最先进的方法,特别是应用于评价地球大气变化时,光学遥感起到重要作用。这是由于几乎所有分子在中红外波段都有很大的吸收带宽,特别是大多数有毒气体在3.3～4.2μm ,8～12μm大气窗口有明显的吸收性质。新型非线性光学晶体已经成为产生中红外射线的重要晶体,如AgGaSe2和AgGaS2晶体已经成为人们目前研究的热点。为了获得更宽的调谐范围,人们开始研究组合调谐技术,其中典型的是光参量振荡差频（OPO—DFG）技术。产生的中红外波段主要应用领域包括环境监测、遥感、医疗诊断和治疗、激光光谱学研究、材料处理、数据通信、光电测量、激光测距、激光雷达、红外对抗等。本文主要研究了利用Yb:YAG固体激光器泵浦LiNbO 3-OPO,在Ⅰ类相位匹配条件下获得的信号光和闲频光,在AgGaSe2/ AgGaS2晶体中完成差频过程（DFG）,得到可连续调谐的中红外激光输出。主要的研究工作包括以下几个方面:一、广泛调研了国内外中红外光参量振荡器的研究现状和发展趋向,明确了自身研究工作的重点和发展方向。总结了组合调谐技术——光参量振荡差频技术的研究现状。二、对OPO-DFG组合调谐技术的泵浦源Yb:YAG进行研究,从Yb:YAG的晶体结构、特性出发,系统地介绍了Yb:YAG激光器的运转特性,概述了激光器的不同特性。通过建立准三能级激光系统的理论模型,得到了稳态条件下Yb:YAG全固态激光器的输出特性。讨论了泵浦光及振荡光的空间分布变量、晶体长度和透射率对输出功率的影响。利用MATLAB程序语言,对输出输入特性进行了数值模拟计算,并对结果做出了全面分析。三、在对非线性变频晶体的研究中,首先介绍了非线性光学晶体的光学特性,详细介绍了几种常用的中红外非线性晶体。详细讲解了单轴晶体中三波互作用的相位匹配计算以及单轴晶体的走离角、允许角的理论推导和表达式。接着从非线性光学极化率理论出发分析了各类晶体的二阶有效非线性系数。四、根据差频过程中参量光的三波耦合方程,对非线性晶体AgGaSe2和AgGaS2进行了差频光波参量理论分析。经过数值模拟计算,得到了在Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配条件下,泵浦波长分别取不同值时差频调谐波长与调谐角度的理论曲线。由于光束的走离角、允许角限制了转换效率和差频调谐波长范围,研究内容还涉及了有效非线性系数、走离角和允许角与波长的关系,转换效率与允许角的关系,以及晶体长度在频率变换过程中产生的影响。