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光学参量振荡器(OPO)可以产生宽范围可调谐激光输出,它的出现不仅拓宽了激光输出波长,而且能实现宽范围的快速变频输出.随着非线性材料技术和激光技术的发展,人们对OPO的研究也不断深入.为了使OPO实用化,提高OPO的转换效率和输出功率一直是研究的热点.该文首先介绍了OPO在科研、军事、民用方面的应用前景及OPO的发展现状,并重点介绍了中红外OPO的发展现状.在OPO理论方面,从光学参量放大(OPA)过程出发,分析了OPO产生的原理,介绍了OPO的几种不同振荡方式.以稳态耦合波方程为基础,理论分析了OPO的增益、阈值及转换效率,比较了不同振荡方式下OPO的阈值和效率,并得出了相位匹配为OPO最佳工作状态的结论.在对非线性变频晶体的研究中,先介绍了OPO晶体的相位匹配和波长调谐技术,分析了非线性极化理论和二阶有效非线性系数.本文还介绍了各类非线性晶体的特性,并重点介绍了ZnGeP<,2>(ZGP)晶体的物化、光学特性和ZGP OPO的研究现状.对OPO谐振腔和晶体的研究,为OPO实验方案的设计、改进及实验结果分析提供了理论指导,是实验研究不可缺少的前期准备工作.在对ZGP OPO的实验研究中,采用Tm,Ho:YLF作泵浦源,可获得3~5μm可调谐输出.当输出信号光和闲频光均为4.1μm时,OPO输出功率O.7W,脉宽15ns,光-光效率22﹪.为了提高OPO的转换效率,用GdVO<,4>基质晶体取代YLF作泵浦源.实验表明,Tm,Ho:GdVO<,4>输出脉宽窄,稳定性高.通过增加Ho激光放大级,可以获得11.5W的2μm输出,使泵浦光功率提高到原来的3倍多.另外,选择合适的谐振腔和泵浦光聚焦透镜也可以提高OPO的转换效率.在对AgGa1-xInxSe<,2> OPO的研究中,分析了AgGa1-xInxSe<,2>晶体的特性及相位匹配情况.设计了用实验结果计算AgGa1-xInxSe<,2>晶体x值和实现3~5μm可调谐输出的方案.实验研究了AgGa1-xInxSe<,2> OPO的泵浦源:Nd:YAG泵浦KTP OPO.用51.7mJ Nd:YAG泵浦KTP OPO,获得能量7.20mJ,信号光和闲频光波长分别为2.03μm、2.25μm,脉宽11.2ns的输出,其光-光转换效率为13.9﹪.最后还设想了用Tm,Ho:YLF泵浦AgGa1xInxSe<,2> OPO实验.