结构紧凑、效率高、性能稳定的绿激光器在光存储、激光打印、舞台表演、医疗、水下通信等领域,尤其是激光显示领域具有广泛应用。由于缺乏相应输出波长的高效半导体绿激光器,基于倍频技术的全固态激光器仍然是产生绿色激光最有效的方法。近年来,随着周期性极化技术的成熟,准相位匹配PPMgLN倍频绿激光器发展迅猛。本文综述了PPMgLN腔内倍频绿激光器的结构、性能优势及发展现状。

报道了一种种子注入式PPMgLN外腔双共振环形腔光参量振荡器。抽运光偏振方向在PPMgLN晶体(MgO物质的量分数为5%)内满足e→e+e 相位匹配, 有效利用了晶体的最大非线性系数d33(25 pm·V-1)。以重复频率为400 Hz、功率为556 mW、波长为1064 nm的单频脉冲激光作为抽运源, 在晶体极化周期为30.5 μm、温度为110 ℃的条件下, 获得了平均功率为79 mW的1.57 μm信号光和平均功率为38.5 mW的3.3 μm空闲光输出, 抽运光-参量光的总转换效率可达22%。采用种子激光注入技术获得了单频窄线宽参量光输出, 实验测得1.57 μm信号光输出的线宽小于100 MHz, 10 min内频率漂移不超过141 MHz。

报道了一种基于周期极化掺氧化镁铌酸锂(MgO-doped Lithium Niobate, PPMgLN)晶体的 高效可调谐中红外光学参量振荡器(Optical Parametric Oscillator, OPO)。采用自行设计的激光二极管(Laser Diode, LD)双端泵浦Nd:YVO4声光调Q激光器作为OPO的泵浦源来泵浦PPMgLN晶体，实现了 准相位匹配(Quasi-Phase Matching, QPM)单谐振中红外激光输出。当泵浦功率为14.37 W时，获得了平均功率为2.39 W的 闲频光输出，其转换效率为16.63%。通过调节PPMgLN晶体的极化周期，可以实现闲频光在3.41～3.97 μm内的波长调谐。

采用半导体激光器(LD)端面抽运声光调Q 的Nd:YVO4激光器做为抽运源，选用周期性极化掺氧化镁铌酸锂晶体(PPMgLN)，通过优化抽运光光束质量和模式匹配，获得了中红外光参变振荡器。实验发现，对于确定的LD 抽运功率，当重复频率较小，输出功率随着重复频率的增加而增加，但是达到某一重复频率时，输出功率便随着重复频率的增加而减少。改变PPMgLN 晶体的周期，实现了中红外2.95~4.16 mm 宽带调谐。

利用半导体激光泵浦输出1064 nm波长的全固态连续Nd:YVO4激光器作为泵浦源，采用周期调谐和温度调谐组合调谐技术，对基于掺氧化镁周期性极化铌酸锂晶体(MgO:LiNbO3， PPMgLN)准相位匹配(QPM)的全固态连续波(CW)光学参量振荡器(OPO)宽波段无分立连续调谐输出特性进行研究。实验采用连续工作模式和外腔结构，基于多周期PPMgLN晶体的30.2，30.4和30.6 μm周期，在改变晶体的极化周期的基础上，同时在30～100 ℃范围内调节晶体工作温度。实验结果表明：CW PPMgLN OPO的泵浦阈值仅为0.22 W；不同极化周期需要的温度调谐范围不同；信号光在1 559.8～1 597.2 nm近红外波段和闲频光在3 187.3~3 347.3 nm中红外波段连续调谐输出。实现了外腔式全固态CW OPO在信号光和闲频光波段的无分立连续调谐输出。

报道了使用MgO掺杂摩尔分数为5%的周期性极化铌酸锂晶体(PPMgLN)的高重复频率、低阈值的2 μm激光器。理论计算了1.064 μm激光抽运PPMgLN时，极化周期与温度的对应关系。实验对比了双极化周期PPMgLN晶体(极化周期分别为32.2 μm和32 μm)的转换效率。重点对转换效率较高的极化周期(32 μm)进行了振荡阈值的实验分析。在满足转换效率不低于40%的前提下，实现了振荡阈值为0.046 MW/cm2、近简并波长(信号光波长2.05 μm、闲频光波长2.236 μm)的激光输出。

采用连续Nd:YVO4 激光器作为泵浦源, 在室温下实现了PPMgLN晶体准相位匹配, 获得了连续内腔光学参量振荡。获得的光参量阈值仅为3 W (808 nm); 在泵浦光功率为5 W、PPMgLN极化周期为31.5 m时, 获得了365 mW、2.95 m的中红外连续激光输出和312 mW、1.66 m信号光输出, 总光光转换效率达到13.3%。通过改变晶体周期, 实现了2.95?4.16 m闲频光和1.43?1.66 m信号光的宽带可调谐输出。此连续中红外光参量振荡器结构简单紧凑, 效率高, 将是未来产生3?5 m中红外激光光源的重要方法之一。

利用1064 nm波长的全固态连续NdYVO4激光器作为抽运源，采用周期调谐技术，对PPMgLN晶体准相位匹配的全固态连续波光学参量振荡器(CW OPO)宽波段连续调谐输出特性和伴随输出的受激拉曼(Raman)散射进行研究。实验在多周期PPMgLN晶体的基础上，采用连续工作模式、单谐振和外腔结构。实验结果表明，全固态CW OPO实现了信号光在1435.9~1670.2 nm近红外波段和闲频光在4185.0~2970.4 nm中红外波段连续调谐输出；在30.5 μm周期处，抽运功率达到11.79 W时，获得最大总输出功率4.29 W，光光转换效率达到36.4%；在28.5、30.0、30.5 μm处同时有受激Raman散射光伴随输出；增加Raman散射的损耗，可以提高CW OPO闲频光的输出功率，在3451 nm处获得最大输出功率1.98 W，光光转换效率达到16.8%。实现了外腔式全固态CW PPMgLN OPO在信号光和闲频光波段的高功率连续调谐输出，伴随输出的Raman散射对CW OPO的闲频光有重要影响。

采用全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构皮秒脉冲激光器作为抽运源，搭建同步抽运光参量振荡器(OPO)，实现了中红外波段的皮秒脉冲激光输出。光纤激光器输出脉冲重复频率为52 MHz，脉宽约20 ps，中心波长1064 nm。使用一块长50 mm、极化光栅周期为30.5 μm的周期极化掺镁铌酸锂(PPMgLN)作为非线性频率转换晶体，采用信号光单谐振腔结构，在抽运功率5.2 W时获得了平均功率为0.67 W的闲频光输出，中红外参量转换效率为12.9%，斜率效率达14.5%。通过改变晶体温度的方式实现了输出波长在1.544~1.608 μm(信号光)和3.15~3.42 μm(闲频光)范围内的调谐。从腔长同步匹配的角度讨论了该OPO系统的输出稳定性。

报道了一种基于周期性极化晶体PPMgLN、连续波、线性外腔结构、宽带可调谐单谐振光学参量振荡器。泵浦源采用LDA 端面泵浦的Nd:YVO4 连续波1.064 μm 激光器，并通过优化泵浦光与信号光的模式匹配，获得了低阈值、高效率的中红外激光输出。光参量振荡阈值仅为1.09 W，是目前采用外腔结构所报道的最低值。在泵浦功率4.55 W 时，可以获得最大功率为346.8 mW、波长为3.202 μm激光输出，中红外光的光光转化效率达到了7.6%。并通过改变PPMgLN 晶体的极化周期，可以实现中红外2.98～4.19 μm 宽带可调谐激光输出。此中红外激光器结构简单紧凑，可以室温运行。