基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体和准相位匹配的连续波光学参变振荡器可以在3μm～5μm中红外波段产生连续可调谐相干辐射, 在大气环境污染监测、遥感、激光雷达、光谱分析以及**红外对抗等领域具有很高的应用价值。介绍了基于PPLN晶体的中红外连续波光参变振荡器近年来在高功率、低抽运阈值、宽调谐、窄线宽等方面的研究进展, 并对基于PPLN晶体的连续波光学参变振荡器的优势特点及其涉及的一些技术方法展开讨论。目前基于PPLN的中红外连续光学参变振荡器的研究主要集中在上述4个领域, 随着抽运光源性能及非线性晶体制备水平不断提高, 将向着更高功率、更低阈值、更宽调谐范围、更窄线宽的方向迈进。

中红外连续波光学参变振荡技术是非线性变频领域关注的热点。它在激光通信、光谱学研究、遥感技术以及**上的红外对抗等方面具有重要的应用。分析和对比了用于中红外输出的非线性晶体的主要特性，简单综述了国内外中红外连续波光学参变振荡技术的实验与理论研究情况，并基于研究现状提出其未来一些的研究方向。目前，中红外连续波光学参变振荡器能够实现3～5 μm范围，输出功率范围在百毫瓦到十瓦之间的高稳定性、宽调谐的光输出。随着激光器技术的发展和周期性极化晶体性能的进一步提高，下一步有望在更大调谐范围内实现更高功率的中红外连续激光输出。

报道了采用自行研制的全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构1064 nm单频Yb光纤激光器抽运掺氧化镁的周期性极化铌酸锂(PPMgLN)晶体实现3.81 μm输出的中红外连续波(cw)单谐振光学参变振荡器(OPO)。单谐振OPO通过e→e+e相位匹配，基于50 mm长，28.5~31.5 μm多周期的PPMgLN晶体(MgO掺杂摩尔分数为5%)，选用其中29.5 μm的周期，采用了两镜线性腔结构。在30 ℃的工作温度下，通过49 W的线偏振激光抽运，获得了最大功率4.25 W，波长为3.81 μm的闲频光输出，抽运阈值为5 W，其对应量子转换效率为31.1%。实验还通过改变PPMgLN晶体的工作温度21~170 ℃，获得了中红外波长3. 65~3.82 μm激光输出，测量了相应OPO的输出光谱。通过对比实验所测得中红外光输出波长与两组不同的理论计算结果，发现当晶体工作温度大于110 ℃后，实验测量结果与理论计算结果有一定的偏差，这和实验中晶体在高温区控温精度有一定的关系。

研究了非简并光学参变振荡器系统的混沌和超混沌同步特性。利用单向耦合驱动法实现了两个非简并光学参变振荡器的混沌和超混沌相位同步，分别研究驱动系统处于混沌态和超混沌态的情况，通过计算机仿真得出响应系统的最大李雅普诺夫（Lyapunov）指数谱，得到了不同情况下实现同步的耦合常数取值范围。另外，分别通过信号光、闲频光及双模单向耦合法进行混沌和超混沌同步研究，通过李雅普诺夫指数谱的对比，得出信号光耦合方式优于闲频光耦合，双模耦合能够优化混沌同步结果。系统的相图、时间序列图很好地验证了非简并光学参变振荡器的混沌以及超混沌同步结果。

提出了一种实现非简并光学参变振荡器混沌控制的方法,用正弦信号调制非简并光学参变振荡器的驱动场和基模衰减率,使非简并光学参变振荡器从混沌态输出转化为周期态输出。基于李雅普诺夫(Lyapunov)指数谱、相图和时间序列的数值模拟结果表明,选择适当的调制幅度和调制角频率,只要满足系统最大的Lyapunov指数不大于0,即可将系统中的混沌控制到期望的周期轨道。

研究了驱动场对非简并光学参变振荡器动力学行为的影响,通过计算系统的李雅普诺夫(Lyapunov)指数,发现当驱动场变化时,系统会出现定态、周期态、混沌态和超混沌态,并得到与各状态相应的驱动场取值范围。基于相图、Lyapunov指数谱和时间序列图的数值模拟也证实了计算结果,为进一步研究该系统的混沌反控制奠定了基础。

通过求得非简并光学参变振荡器的稳态解及特征值, 研究了在共振与失谐两种情况下该系统的不稳定性。结果表明：共振时系统总是处于稳定状态, 而有失谐时系统存在不稳定性。并通过数值模拟绘出共振情况下特征值随驱动场强度的变化曲线, 及失谐时三个模量的输出信号随时间的变化情况。

基于周期极化晶体的Sellmeier方程和准相位匹配理论,对准相位匹配光参变振荡器的调谐特性进行了理论分析.通过数值模拟计算,得到了PPRTA晶体光参变振荡的调谐特性与极化反转光栅周期、晶体温度和抽运光波长等参量的关系曲线.并且与PPKTP晶体和PPLN晶体光参变振荡器的调谐特性进行了比较,研究了三者的不同之处,得出了PPRTA晶体的参量调谐特性优于PPKTP晶体和PPLN晶体的结论,与国外已报道的实验数据相吻合.证实了PPRTA晶体是一种可以产生可调谐近中红外光的理想准相位匹配非线性光学晶体.

介绍了连续激光二极管抽运声光Q开关Nd∶YAG激光器抽运的高重复频率1．57μm人眼安全光参变振荡器实验研究结果。采用连续激光二极管三侧面抽运Nd∶YAG模块和QSGSU－6型小型声光Q开关，1．57μm光参变振荡谐振腔置于1．06μm Nd∶YAG激光谐振腔内，非线性晶体为X切割的KTP晶体，利用Ⅱ类非临界相位匹配光参变振荡输出1．57μm波长激光。在重频1kHz～5kHz时进行了初步实验，在重频3kHz时，获得1．57μm高重复频率激光最大输出功率480mW，最大峰值功率58．8kW，脉宽2．72ns，电光效率达2．6‰。试验结果表明，连续激光二极管抽运声光Q开关内腔光参变振荡器是获得高频人眼安全激光的一种有效途径。

分析了以Cr4+:YAG作为饱和吸收体和激光增益介质的被动Q开关Cr4+:YAG激光器腔内抽运的Cr4+:YAG激光器和单共振光学参变振荡器(SRO)的特性.建立了描述这类激光器和单共振光学参变振荡器的动力学特性的速率方程.结果表明,适当条件下作为激光增益介质的Cr4+:YAG同时具有对二阶非线性作用过程产生的处于Cr4+:YAG激光增益谱范围内的SRO信号波的放大作用.分析中考虑了Cr4+:YAG较高激发态和激光上能级之间的弛豫时间约为100ns的中间能级对Cr4+:YAG饱和吸收体和激光器以及ICSRO的影响.