近年来，在光电对抗、激光雷达、精密测量、医疗等诸多应用的牵引下，能够同时或交替输出不同波长的激光器得到广泛关注，但是受到激光工作物质中激活粒子固有发射谱及其增益强度的限制，实现多波长激光的功率、波长和时频域的高效可控辐射具有较大难度。非线性光学频率变换技术是拓展激光波长的有效手段，具有系统灵活性强、波长调节范围宽和功率拓展性强等特点。作为一种三阶非线性光学效应，受激拉曼散射(SRS)通过介质内部的分子或晶格振动使入射的泵浦光产生一定的频移，结合其固有的放大、相位共轭、级联转换等特性，基于SRS的拉曼激光器在获得高功率、高光束质量、多波长激光输出中具有显著优势，尤其是以晶体作为拉曼增益介质的多波长激光器一直是激光领域研究的热点。文中介绍了SRS和级联拉曼转换的基本原理，归纳了典型晶体拉曼激光器的分类和基本结构，综述并讨论了基于晶体拉曼转换的多波长激光技术的研究现状。

报道了多脉冲机制泵浦KGW晶体的皮秒红外多波长拉曼激光器。建立数学模型研究了多脉冲泵浦机制对拉曼活性分子振动模式的影响，模拟结果显示了拉曼活性分子对多脉冲泵浦机制的响应相比于传统的单脉冲泵浦机制更加活跃与持久，从而促进衰减的分子振荡多次回到本征振动频率。多脉冲的增强效果有利于改善拉曼增益，降低拉曼阈值，提高拉曼转换效率。设计了皮秒多脉冲泵浦KGW拉曼晶体实验，结果表明，三脉冲泵浦机制将拉曼增益改善了2倍以上，拉曼阈值降低了50%以上，768 cm^–1和901 cm^–1拉曼模式的转换效率分别提高了16%和22%以上。基于三脉冲泵浦机制，设计了1 kHz毫焦级皮秒多脉冲泵浦KGW晶体红外多波长拉曼激光器，对于768 cm^–1和901 cm^–1两个振动模式，获得脉冲能量分别为1.39 mJ和1.38 mJ，最大拉曼转换效率分别为29.6%和25.7%。此外，对于两种拉曼模式，此拉曼激光器都可以同时输出多达8条红外拉曼光谱，涵盖范围800~1 700 nm。