针对纳秒量级调Q 宽频带光纤激光器，分别模拟了利用光栅角色散补偿(ASD)，棱镜ASD 以及晶体级联方法对倍频效率的影响。采用LBO 晶体Ⅰ类相位匹配，通过数值求解高斯光束三波耦合方程，得到了入射基频光线宽、聚焦光斑位置、聚焦光斑大小以及晶体长度对倍频转换效率的影响，并对晶体参数进行优化。计算结果显示：直接倍频时，对于5 nm 宽频带激光，倍频效率只有17%；采用光栅角色散补偿可以在大光谱范围内倍频效率达到70%以上；棱镜提供的补偿较小，但也能使倍频效率提高50%；三块晶体级联可以使倍频效率提高130%。

采用两块大小均为10 mm×10 mm×0.2 mm 的BBO晶体级联的实验方案对中心波长为800 nm、脉宽70 fs、重复频率10 Hz的激光进行了倍频，针对BBO晶体的空间走离和相速度失配，分别调节两块倍频晶体的光轴夹角和基频光的角度匹配失谐量。实验表明，两块倍频晶体光轴反向平行可以补偿空间走离效应，一定的角度失谐可以补偿基频光和倍频光的相速度失配。在无聚焦情况下，使用两块BBO晶体级联相互配合优化将8.1 mJ的入射基频光倍频后得到带宽6.7 nm(傅里叶转换极限脉冲宽度为35 fs)、2.8 mJ以上的倍频光。其倍频效率高达35.7%，是同等条件下单块晶体倍频转换效率的1.7倍。

针对啁啾脉冲堆积方法获得的宽带激光,分析了其形成机制,并给出了其时间波形和光谱分布.采用KDP晶体Ⅰ/Ⅱ类角度失谐的三倍频方案以及Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ晶体级联角度失谐方案,定量分析了啁啾脉冲堆积方式宽带激光三倍频转换效率随入射光强、带宽、以及晶体厚度等因素的变化,并与时间相位调制的宽带激光三倍频的相应结果进行了比较.研究结果表明,采用晶体级联方式可以大幅度提高宽带三倍频转换效率,并且啁啾脉冲堆积宽带激光的三倍频转换效率的提高比时间相位调制宽带激光更为明显.

为了研究高效的宽带三次谐波转换技术，采用了分步傅里叶变换和四阶龙格－库塔法对CsLiB₆O₁₀(CLBO)晶体的宽带三倍频过程进行了数值模拟，分析了单倍单混和单倍双混模式下三倍频转换效率随入射基频光强度、频谱带宽的变化关系，并与KDP晶体的宽带三倍频转换特性进行了对比。在强度为3GW／cm²的40阶超高斯脉冲入射下，得到单倍双混模式下三倍频转换效率达到60%时对应的频谱宽度为650GHz，这与利用KDP晶体在相同条件下获得的频谱宽度相比，提高了近250GHz。研究结果表明，在单倍双混模式下使用CLBO晶体作为频率转换的非线性晶体可以有效地提高宽带三倍频的转换效率。

讨论了入射基频光频谱宽度、两块和频晶体失谐角对KDP晶体Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ类角度失谐级联方式的三倍频光功率谱分布的影响,分析了影响三倍频效率的因素.研究结果表明,第二块和频晶体得到的三倍频光的功率谱分布与基频光功率谱分布及失谐角有关,三倍频光频谱宽度近似为基频光的3倍,采用该方案的三倍频可有效抑制由于基频光时间相位调制导致的三倍频光强随时间分布的不均匀,并能有效提高大带宽条件下的三倍频转换效率.同时,采用该方案的三倍频,对级联的两块和频晶体厚度及失谐角调整精度要求不高,在实验上有很大的可操作性.

针对时间位相调制的宽带激光,采用分步离散傅里叶变换及四阶龙格-库塔算法进行数值模拟计算.讨论了采用KDP晶体级联方式时,入射基频光的光强、带宽以及晶体厚度对三倍频转换效率的影响.对采用一块Ⅰ类二倍频晶体、一块Ⅱ类和一块Ⅰ类双混频晶体的级联宽带三倍频方式进行了晶体参数的优化.研究结果表明,使用两块级联的KDP晶体作为混频晶体,不仅能有效地提高带宽较宽条件下三倍频光的转换效率,还可以显著增大宽带三倍频的动态范围.经优化后,带宽1.11 nm时入射基频光强在3～8 GW/cm₂范围内的三倍频转换效率可保持在60%～70%,比采用单倍频单混频方案时增大了30%～40%.