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3～5μm位于大气窗口波段,在军事对抗、光谱分析、遥感、通信及环境监测等军事民用领域表现出重要的应用价值和深远的发展意义,使中红外激光成为各个课题组的热点研究方向。基于非线性光学变频技术的准相位匹配光参量振荡器(Quasi-phase-matching Optical Parametric Oscillator,QPM-OPO)具有较宽的调谐范围、较高的转换效率、灵活的调谐方式和简单紧凑的结构的特点,这种技术方法能够有效产生中红外波段的相干光束。传统全固态OPO存在较严重的热效应问题,并且整体结构复杂,难以同时兼顾高重复频率和高峰值功率,本论文针对以上问题,采用1064nm掺镱光纤激光器(Ytterbium-doped Fiber Laser,YDFL)作为泵浦源,基于准相匹配光参量振荡技术理论和超阈值倍数模型,系统研究中红外Mg O:PPLN-OPO的结构设计、输出特性分析,获取高功率、高光-光转换效率的3.8μm激光。理论方面:首先基于三波耦合方程,简要阐明QPM技术和光参量振荡技术的原理,并计算了非线性增益介质Mg O:PPLN的调谐曲线。然后分析了Mg O:PPLN-OPO的阈值特性,建立了超阈值倍数模型,随后理论计算了OPO增益、阈值及线宽与其影响因素的变化趋势,并总结了1064nm基频光的峰值功率、线宽及偏振消光比对OPO的影响,提出了对1064nm YDFL作为抽运源的要求,在此基础上针对OPO腔进行了优化设计,确定了具体谐振腔参数。实验方面:以1064nm YDFL为本实验的激励源,首先对1064nm YDFL进行了输出特性测试,确定了1064nm泵浦源的运转特性;接下来开展了基于1064nm YDFL泵浦的Mg O:PPLN-OPO实验研究,对比了不同泵浦峰值功率、脉宽及线宽下参量光的阈值、输出功率及转化效率,最终在抽运功率为40W,占空比0.4%,脉宽100ns,线宽2.5nm时,获得3.8μm参量光的最大功率为3.6W,脉宽56ns,对应光-光转换效率为9%,光束质量M2为2.34。