文中介绍了一种纳秒脉冲端面泵浦MgO:PPLN外腔光参量振荡器。基频光采用激光二极管泵浦的声光调Q Nd:YVO₄纳秒激光器，在声光Q开关的工作重复频率为120 kHz时，实现脉宽8.1 ns、最高输出功率7.03 W的1.064 μm激光输出。通过将基频光聚焦至MgO:PPLN晶体内，外腔泵浦得到了脉冲宽度为4.7 ns，输出功率0.7 W的3 μm闲频光。基频光-闲频光转换效率为9.95%，将基频光与闲频光的时域波形图傅里叶变换后对比，观察到光参量振荡过程对闲频光高阶纵模的抑制现象。该研究对实现窄线宽低噪声的中红外激光具有一定的参考价值。

3~5 μm的中红外激光位于大气窗口，在环境监测、**、医疗、遥感等诸多领域有着重要的应用。利用纳秒量级的1064 nm调Q激光器泵浦扇形掺氧化镁周期极化铌酸锂(MgO: PPLN)，设计了一种高效率、宽调谐纳秒中红外激光输出光学参量振荡器(Optical parametric oscillator, OPO)。通过降低泵浦光的重频，有效地减小了OPO的振荡阈值，在10 kHz的泵浦重频下，OPO阈值为0.4 W。在泵浦功率为4.68 W，晶体极化周期为30.47 μm的条件下，获得了0.833 W的3.4 μm中红外激光输出，对应的光光转换效率为17.8%。实验研究了不同极化周期下的输出波长，实验结果与理论模拟值较为吻合。通过横向移动MgO: PPLN晶体改变其极化周期，在31.05~28.8 μm的调节范围内获得了1 440.7~1607.0 nm的信号光及3 171.1~4 088.1 nm的闲频光输出，其中信号光的脉宽约为8.1 ns。

基于二阶非线性效应的自发参量转换技术制备纠缠光子对过程中，以掺5 mol%MgO:PPLN周期极化晶体为研究对象，将光参量变换过程中的动量守恒和能量守恒条件与该晶体的色散方程，以及晶体极化周期随温度变化的热膨胀方程相联系，得到了355 nm、405 nm、532 nm、780 nm和1 064 nm这5个实验室常用波长点在制备纠缠光子对时的周期调谐特性和温度调谐特性。研究过程中发现，出现了晶体极化周期过小和产生两对纠缠光子对问题，总结并归纳了各波长点在一定极化周期和温度下与非线性晶体作用所产生的纠缠光波段范围。当选用其他非线性周期极化晶体进行实验时，改变QPM动量守恒条件中的极化周期项，同时根据具体使用的晶体改变色散方程。该研究方案可直接推广到使用不同非线性晶体产生通信光波段或红外光波段的纠缠光子对研究中，在制备量子光源等领域具有重要研究价值。

为实现高效率、高功率中波红外激光输出，研制基于MgO：PPLN晶体的中波红外光参量振荡器（OPO），泵浦源为基于主振荡功率放大（MOPA）结构的线偏振掺Yb光纤激光器（YDFL）。实验结果表明：YDFL可实现最高79.1 W的1064.1 nm脉冲线偏振激光输出；在YDFL泵浦下，通过优化输出镜曲率半径和泵浦光束腰直径，该OPO实现最高9.15 W的3.754 μm脉冲激光输出，光光转换效率为11.57%，重复频率为300 kHz，脉冲宽度约为110 ns。

采用放大1064 nm掺镱光纤激光器作为泵浦源，实现了中红外3.8 μm MgO:PPLN 光参量振荡（OPO）激光输出。在泵浦源中，采用分布式反馈激光器（DFB）作为种子源来实现光纤激光窄线宽的调制，实现线宽2.5 nm到0.1 nm的压缩，最大平均输出功率可达40 W。进一步对不同泵浦线宽条件下中红外3.8 μm MgO:PPLN OPO激光进行研究，最终在泵浦功率为18.1 W、线宽为0.1 nm、重频为1 MHz、脉宽为2 ns时，获得了最高平均输出功率为2.06 W的3822.5 nm激光输出，光-光转换效率为11.38%，光束质量为M²=2.34，提高了窄线宽泵浦对中红外MgO:PPLN OPO激光输出效率。

为满足中红外激光的工程应用需求，研制了基于MgO: PPLN晶体的小型化高光束质量中红外光参量振荡器（MgO: PPLN-OPO）。泵浦源采用声光调Q Nd: YVO₄激光器，通过泵浦MgO: PPLN晶体，获得了高效率、高峰值功率中红外激光输出，在MgO: PPLN-OPO谐振腔中加入光阑，有效提高了中红外激光光束质量，整个激光器采用热电制冷与风冷相结合的散热方式，实现了激光器的小型化。实验结果表明：采用无水冷的声光调Q Nd: YVO₄激光器能够实现最高9.3 W的1.064 μm脉冲激光输出，光光转换效率为27.2%，峰值功率可达~27.5 kW；在Nd: YVO₄激光器泵浦下，MgO: PPLN-OPO实现了3.765 μm脉冲激光输出，在谐振腔中加入光阑后，MgO: PPLN-OPO的最高输出功率由1.20 W略降至1.08 W，但光束质量有明显提高，M_x²和M_y²因子分别从1.89和1.98优化至1.20和1.29，中红外激光脉冲宽度为8.4 ns，峰值功率达到~4.3 kW。