为了在对基频光透射率分别为5%和10%的两种入射腔镜(其它参数相同)中择优, 利用波长对应于铯原子D1线的894.6nm半导体激光作为基频光, 抽运以周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体作为非线性介质的两镜驻波倍频腔, 通过外腔倍频过程产生447.3nm蓝光, 对利用这两种腔镜搭建倍频腔所产生的蓝光进行了对比。结果表明, 在注入350mW基频光、倍频腔采用透射率为5%的入射腔镜时, 制备了178mW蓝光, 倍频效率为50.8%, 0.5h功率起伏为1.4%; 采用10%透射率腔镜的倍频腔获得131mW蓝光, 倍频效率为37.4%, 0.5h功率起伏为0.7%;使用5%透射率入射腔镜的倍频效果更好。该研究对产生铯原子D1线非经典光场所需高质量抽运源的制备具有重要指导意义。

采用自制的795 nm 连续单频可调谐钛宝石激光器抽运周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体，通过外腔谐振倍频技术获得了功率为103 mW，倍频转换效率为39.6%、光束质量因子M2<1.43 的397.5 nm 紫光输出；与角度匹配的三硼酸铋(BIBO)晶体内腔倍频情况相比，紫光与光学参量放大器(OPA)的模式匹配效率由76%提高到了99%以上。同时，在平衡零拍探测系统中，通过在本底光光路中插入与OPA 腔型相同的模式清洁器，使得本底光与信号光的空间模式完全相同，从而将两束光的干涉效率提高到了99%以上，提高了平衡零拍系统的探测效率。通过对自制的795 nm 和397.5 nm 单频激光系统的优化设计，使该光源满足了小型化795 nm 连续变量压缩源样机研制的要求。

采用双波长固体激光器与碘分子饱和吸收稳频技术及环形腔谐振倍频技术相结合的方案研制了266 nm紫外激光波长标准。双波长固体激光器输出的532 nm激光入射到碘分子吸收稳频系统，稳频系统提供一个稳定的参考频率，如果532 nm激光的频率偏离该参考频率，稳频系统会产生反馈信号，该反馈信号通过伺服控制系统，调节单块激光器的腔长，使532 nm激光频率稳定在稳频系统提供的参考频率上。由于该532 nm激光是由激光谐振腔输出的1064 nm激光单次通过PPKTP倍频晶体得到，所以上述稳频过程同时也保证了1064 nm激光频率的稳定。单块双波长固体激光器输出的稳定的1064 nm激光经过两次二倍频产生频率稳定的266 nm紫外激光输出。

准相位匹配晶体外腔谐振倍频是获得高效率短波长激光稳定输出的技术之一。为消除高功率激光抽运时非线性级联过程的影响、提高倍频激光的输出功率,本文设计了一种双端输出倍频谐振腔。首先在实验上比较了双端和单端输出谐振倍频过程的倍频效率和输出功率;并在理论上分析了双端腔型下基频光与倍频光相对相位的变化对于倍频输出光功率的影响,通过控制相对相位可以获得高的倍频光输出功率。实验结果与理论分析基本吻合。

为了解决精细聚焦问题,采用Nd∶YAG倍频技术以获得短波长激光器。在激光烧结技术、获取短波长激光的方法、短波长激光光束特性等方面进行了研究和探讨。从理论和实验两方面,研究了利用KTP晶体对Nd∶YAG激光进行环形腔外腔倍频的方法。这种倍频所利用的基频光最大平均功率为50 W,采用声光调Q技术,频率约为1005 Hz。当基频光平均功率约为35 W的情况下,实验中光-光转换效率约为31.4%。利用BEAMCODE SYS光束质量分析系统对二次谐波与基波光束质量进行了比较,并比较研究了二次谐波与基波的聚焦特性。实验中测定的二次谐波TEM00模所占比例约为95%。利用短波长可以获取更小聚焦尺寸,可以在激光粉末成型中得到更微小的成型尺寸,展示了二次谐波在微成型方面应用的初步成果。

采用单块半非平面Nd:YAG单频环形激光器和环形外腔倍频技术,获得了单频功率249.5 mW的532 nm波长的绿光输出,倍频效率43.2%,实现了倍频腔与激光器之间的跟踪锁定,倍频光功率稳定性优于1%,理论计算与实验结果一致。