为了提高皮秒可见光参量产生/放大器(OPG/OPA)的转换效率及输出能量, 采用走离补偿结构和镜片膜系特殊设计等方法进行了实验验证。研究了在不同的抽运能量下OPA信号光的光束质量因子M2的演化过程和信号光在430nm~680nm内的调谐输出性能。结果表明, 在6.9mJ的355nm抽运能量下, 最高获得了2.7mJ的510nm信号光能量输出, 对应的光光转换效率为39.1%, 光子转换效率为56.2%;该方法可以有效提高OPG/OPA的输出能量和转换效率。该研究对紫外和深紫外晶体的表征是有帮助的。

La2CaB10O19(LCB)为可通过Nd∶YAG激光三倍频产生355 nm紫外激光的非线性光学晶体, 其光学性能可与商用化的LiB3O5 (LBO)晶体媲美, 但抗潮解特性优势明显。本文对用LCB晶体实现355 nm紫外激光输出的三倍频产生过程进行了优化设计, 利用走离补偿方法来提高激光输出转换效率。通过在光路中加入沿θ=45°方向切割、厚度为1.2 mm的方解石晶体走离补偿片, 在脉冲宽度为60 ns、重复频率10 kHz的激光参数下实现355 nm输出功率由12 W提升至20 W; 在脉冲宽度为25 ps、重复频率为10 Hz的激光参数下355 nm转换效率由28.3%提升至35.2%。

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。

演示了利用一套光学元件对BBO光参量振荡器(OPO)进行宽带调谐的结构,即双晶体走离补偿、双向非共线抽运。谐振腔中90%高耦合输出镜同时起到滤除抽运光和反向抽运的作用,无需更换腔片可实现信号光0.43～0.63 μm和闲频光0.8～2.0 μm调谐输出,最高能量输出41 mJ,相应的转换效率50%。