研究了在高抽运功率下，单共振光学参量振荡器（SRO）腔型对其输出特性的影响。在理论分析的基础上，实验搭建了基于掺杂氧化镁的周期性极化铌酸锂（MgO∶PPLN）晶体的两镜驻波腔和四镜环形腔SRO。驻波腔SRO的阈值抽运功率为3.2 W，当抽运光功率为14.2 W时，信号光和闲频光功率分别为5.2 W和2.2 W。当抽运光功率大于15 W时，驻波腔SRO输出功率的实测值随抽运光功率的增大而减小，与理论预测偏差较大。环形腔SRO的阈值抽运功率为7.2 W，当抽运光功率为25 W时，信号光和闲频光功率分别为8.1 W和3.6 W。环形腔SRO输出功率的实测值和理论预测基本一致。驻波腔及环形腔SRO输出的信号光在2 h内的功率波动分别优于±2.76%和±2.53%，驻波腔及环形腔SRO输出的闲频光在2 h内的功率波动分别优于±1.24%和±1.19%。驻波腔及环形腔SRO输出信号光的长期频率漂移分别优于±40 MHz及±28 MHz。

利用自制的高功率连续单频1.06 μm激光器抽运基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的单共振光学参量振荡器(SRO), 实验产生了宽调谐高功率连续单频红外激光。通过控制改变PPLN晶体的极化周期和温度, 连续单频信号光和闲频光波长分别可从1.45 μm调谐到1.79 μm和从2.62 μm调谐到3.99 μm。当抽运功率为15.5 W时, 1.52 μm信号光和3.53 μm闲频光的最大输出功率分别为5.1 W和2.1 W, 光光转换效率达46.5%。当SRO自由运转时, 信号光和闲频光在4 h内实测的功率波动分别小于±2.77%和±2.79%, 同时信号光在4 h内实测的频率漂移小于±45 MHz。

连续波单共振光学参量振荡器(SRO)的阈值和稳定运转与共振信号光在谐振腔内传播一周所产生的损耗密切相关。考虑非线性晶体的线性吸收和内腔倍频(IFD)引入的非线性损耗, 在平面波近似下建立了描述连续波IFD-SRO输出特性的理论模型, 并给出了解析解; 理论计算结果与实验结果较好地吻合。根据该结果, 预测了532 nm绿光抽运的IFD-SRO在共振信号光波长为780 nm时的输出特性和1064 nm红外光抽运的IFD-SRO在共振信号光波长为1560 nm时的输出特性。该理论模型简单、易于计算, 为优化设计连续波IFD-SRO提供了指导。

设计并研制了一种基于复合腔结构的波长可调谐、瓦级连续输出的橙红色激光器.该激光器是由半导体激光侧泵Nd∶GdVO4晶体产生p-偏振1 062.9 nm基频光的谐振腔和使用周期性极化晶体MgO∶PPLN(三个极化周期为29.0 μm、29.8 μm和30.8 μm)的单共振光学参量振荡器组成.在两个谐振腔的重叠区域, 利用II类临界相位匹配KTP晶体对s-偏振信号光与p-偏振1 062.9 nm基频光进行腔内和频.通过对MgO∶PPLN晶体进行三个不同极化周期的调谐和30℃~200℃范围内的温度调谐, 在三个波段(613.4~619.2 nm@29.0 μm、620.2~628.9 nm@29.8 μm和634.4~649.1 nm@30.8 μm)获得了波长可调谐的橙红色激光连续输出, 并在相应波段(3 980.0~3 758.5 nm @29.0 μm、3 714.2~3 438.3 nm @29.8 μm和3 278.0~2 940.2 nm @30.8 μm)获得了波长可调谐的中红外闲频光的连续输出.在30℃最低调谐温度, 通过改变晶体的极化周期, 在613.4 nm、620.2 nm和634.4 nm处测得最大连续输出功率分别为1.52 W、2.21 W和3.03 W, 对应的三束闲频光最大连续输出功率分别为2.36 W @3 980.0 nm、3.17 W @3 714.2 nm和4.13 W @3 278.0 nm.

报道了利用高功率全固态连续单频1.06 μm激光器，抽运由准相位匹配晶体构成的单共振光学参量振荡器(SRO)，产生光束质量接近衍射极限的1.5 μm连续单频激光的实验研究。实验获得了输出功率为3.2 W的连续单频1.5 μm激光，光光转换效率达40%，SRO 的阈值抽运功率仅为2.5 W。当把SRO腔长主动锁定到共焦法布里珀罗(F-P)腔的共振峰上，信号光的频率稳定性优于3 MHz(1 min)、功率稳定性优于±0.5%(15 min)。该系统的激光波长位于量子态传输波段，可用于研究实用化量子信息处理系统。

We present a 1.5-\mum continuous-wave (CW) single-frequency intracavity singly resonant optical parametric oscillator (SRO) based on periodically poled lithium niobate (PPLN). The SRO is placed inside the ring cavity of a single-frequency 1.06-\mum Nd:YVO4 laser pumped by a laser diode. The device delivers a maximum single-frequency output power of 310 mW at a resonant signal wavelength of 1.57 \mum. The signal wave could be tuned from 1.57 to 1.59 \mum by temperature tuning of PPLN crystal over the range of 130-170 oC.

建立了描述内腔连续波单共振光学参量振荡器(ICCWSRO)的功率特性的高斯光束理论。将激光谐振腔内的二阶非线性相互作用视为激光器的一种输出损耗,求解描述激光器功率特性的方程,得到激光器的非线性反射率,进而得到内腔连续波单共振光学参量振荡器的信号波和闲置波的功率特性。分析中考虑了驻波腔结构、四能级激光增益介质的端面抽运特性、二阶非线性作用的平均场近似、相互作用的各光波的衍射效应。若不考虑激光增益介质中光束的衍射效应并同时采用一级近似,可以直接求解超越方程,得到激光器的非线性反射率。以Nd∶YVO4作为激光增益介质,周期极化LiNbO3(PPLN)作为二阶非线性晶体,给出了有关数值计算结果。