研究了基于周期极化掺镁铌酸锂（PPMgLN）晶体的二维六角可调相位光栅及其Talbot效应光衍射成像。理论模拟不同相位差及分数Talbot距离条件下的近场光衍射强度分布，计算取样区内衍射强度随相位差和分数Talbot距离的变化，给出相位差恒定及变化情况下取样区强度最大值的位置。在理论研究基础上，设计与制备PPMgLN六角可调相位阵列光栅，并进行了Talbot衍射成像的实验研究，实验结果与理论研究吻合较好。

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。

分别采用MOTORULA公司的硅基光电二极管探测器和JUDSON公司的InGaAs光电二极管探测器对泵浦光和信号光的脉宽进行了测量.研究了极化周期、工作温度以及抽运功率与周期极化掺镁铌酸锂光学参量振荡器输出的信号光脉冲宽度的作用关系.实验采用LD端面抽运的声光调Q Nd∶YVO4激光器作为抽运源，在晶体温度为30 ℃、极化周期为29.5 μm条件下，当抽运功率为1 008 mW时，获得了平均功率为238 mW的信号光输出，其光-光转换效率为23.6%，最窄脉冲宽度约为9.3 ns，相对抽运光脉宽被明显压窄.

对周期极化非线性晶体的光参量振荡器实现连续调谐输出的条件进行了理论模拟和分析， 并且针对基于多周期的掺镁铌酸锂晶体光参量振荡器进行了实验研究， 在掺镁铌酸锂晶体内制作了6个等间隔的晶畴区， 其间距为0.5 μm， 极化周期范围为29.0～31.5 μm。 在室温下采用LD端面抽运的声光调Q Nd∶YVO4激光器作泵浦源， 实现了PPMgLN光参量振荡器的信号光在1 449.7～1 665.0 nm、 闲频光在3 989.2～2 946.0 nm范围内的调谐输出， 其最低激射阈值为108.0 mW、 最高激射阈值为149.2 mW。 当泵浦功率为649 mW时， 获得了信号光最高为118.5 mW的输出， 其光-光转换效率为18.26%； 闲频光最高输出为46.6 mW， 其光-光转换效率为7.18%。 以上参数均接近实用化水平。 而且， 这两个波段的光源分别在整个光纤通信的S+C+L波段和大气层透射窗口范围， 具有十分重要的应用前景。

周期极化掺镁铌酸锂光参量振荡器(PPMgLN OPOs)是输出高功率、可连续调谐中红外(MIR)激光的理想光源,在激光光谱仪、大气探测、红外信息对抗等应用方面具有很大优势。理论上分析了PPMgLN光参量振荡器的温度调谐特性,计算了脉冲运转单谐振光参量振荡器(SRO)抽运阈值。采用偏振Nd:YAG调Q激光(1064 nm)抽运PPMgLN晶体组成光参量振荡器,抽运阈值功率为1.7 W,与理论计算值接近。当抽运功率为12.3 W时,在波长3.93 μm处获得1.35 W闲频光输出。晶体温度在60-140 ℃范围变化,获得波长3.846-3.952 μm闲频光连续调谐输出,与理论调谐曲线吻合很好。

采用周期极化掺镁铌酸锂晶体作为光学参量振荡器, 在声光(A-O)调Q的1064 nm抽运光作用下, 获得了信号光和闲频光的调谐输出。实验中, 在极化周期为29.0～31.5 μm,温度范围为30～180 ℃内, 得到了信号光在1450.2～1839 nm范围内的准连续调谐输出, 其范围覆盖了光纤通信的S+C+L+U波段, 相应的闲频光调谐范围为2909～3990 nm。当注入抽运功率为830 mW时, 获得的信号光最大输出功率为139.7 mW, 光-光转换效率为16.8%, 最低激射阈值为88 mW。该可调谐光源基本达到了光纤通信系统的功率实用化水平。

实验研究了基于多周期的掺镁铌酸锂晶体光参量振荡器(OPO),分析了光学参量振荡器的输出光谱特性。实验中,采用激光二极管(LD)端面抽运的声光调Q Nd:YVO4激光器作为光参量振荡器的抽运源,谐振腔采用双凹腔结构。在调Q开关重复频率为10 kHz,周期极化掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体的温度为25.4 ℃的条件下,实验测得光学参量振荡器的振荡阈值为110 mW。当输入的抽运光的平均功率为325 mW时,获得了平均功率为84 mW的信号光输出,其光-光转换效率为25.8%。通过改变周期极化掺镁铌酸锂晶体的温度(25.4～120 ℃)和极化周期(28.5～30.5 μm),实现了信号光在1449.6～1635 nm范围内的可调谐输出。在室温25.4 ℃时,观测到了抽运光与信号光的和频光的光谱。实验结果表明,光参量振荡器输出光谱的半峰全宽(FWHM)小于0.5 nm。

对基于多周期极化掺镁铌酸锂晶体(PPMgLN) 的信号光单谐振准相位匹配光学参量振荡器(QPM-OPO)进行了实验研究.以输出波长为1.064靘的声光调Q Nd:YAG固体激光器作为基频泵浦源对周期为29～31.5靘的多周期掺镁(5mol%)铌酸锂极化光栅进行了光学参量振荡温度、周期调谐实验,光参量振荡阈值功率仅为45mW(重复频率1kHz).通过温度调谐(20～180℃)与周期调谐(29.0～31.0靘)相结合,实现了调谐范围为1445～1685nm的信号光稳定输出.

以掺镱光纤激光器为抽运源、掺铒光纤激光器后接掺铒光纤放大器为信号源,利用周期极化掺镁铌酸锂晶体,研究了全光纤化差频产生中红外激光器的转换效率特性。结果表明,抽运光和信号光偏振态影响差频产生过程的转换效率,利用偏振控制器,可将抽运光和信号光偏振方向调节到与晶体光轴方向平行,以获得高的转换效率。抽运光和信号光的光束质量既影响差频产生过程的转换效率,又决定晶体纵向位置的容限,当聚焦系统由自聚焦透镜和焦距100 mm平凸透镜组成时,相对转换效率达0.717 mW-2,晶体纵向位置容限为44 mm。此外,差频光在3126.36～3529.6 nm范围内调谐时,转换效率基本保持不变。

为了获得1．5μm波段可调谐红外光输出，采用短脉冲电场极化法，在1mm厚的掺镁(摩尔分数为0．05)铌酸锂晶体上成功制备了周期为29μm的极化光栅。利用声光调Q Nd∶YVO4固体激光器直接抽运PPMgLN晶体，开展了OPG光学转换研究工作。在输入3W的抽运光时，得到信号光输出功率为44mW，转换效率1．5%。并通过调谐晶体温度(45℃～160℃)，获得了调谐范围1．4538μm～1．4750μm的信号光输出。实现了可调谐红外光的输出，验证了晶体周期结构的均匀性。