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KTP晶体是国际上公认的综合性能优越的非线性光学晶体之一。一方面,以其大的非线性系数、高的光损伤阈值、整个可见光到近红外波段的高透射率、温度稳定的相位匹配特性和宽的接收角范围以及无潮解特性而成为一种普遍使用的优良的光频率变换介质,在倍频、和频、差频、光参量振荡等领域获得了广泛的、具有可观经济效益的应用。另一方面,KTP具有大的电光系数和较小的介电常数,不会由于压电耦合而产生寄生振荡,是一种优良的电光介质,可以用来制作电光Q开关、电光调制与偏转器、光波导器件。本论文的主要内容和创新点归纳如下:1.概述了KTP晶体的发展过程,介绍了KTP晶体的生长方法。详细论述了KTP晶体在倍频、和频、差频、光学参量振荡及电光应用等各种非线性效应领域的发展状况。2.分析了KTP晶体的线性电光效应和倍频特性,考虑将KTP晶体同时作为倍频调Q器件使用。采用循环计算法来计算KTP倍频自调Q应用时所需的相位匹配角和外加电压。3.对内腔OPO进行了理论分析与研究。用瞬态耦合波方程推导出抽运激光介质反转粒子数、腔内泵浦光功率和信号光功率的时间演变特性。并对其进行了数值模拟,为实现腔内的高功率密度和高的能量转换效率奠定基础。4.用G参数等价腔分析法分析了三镜折叠腔的光束传输特性及稳定性条件,对折叠腔进行了优化设计。用LD端面泵浦Nd:YVO4/KTP进行了全固态内腔倍频连续绿光激光器的实验研究,当入射功率为12.9W时,532nm最大输出功率为2.93W,光光转换效率为22.7%。5.简述人眼安全1.5xμm波段激光的产生方法,并进行了比较;概述了内腔光学参量振荡(IOPO)的优点,并利用KTP-IOPO进行了高功率、高重复频率1.57μm激光器的实验研究。在重复频率为4.3kHz时,实现了1.15W1.57μm激光输出,脉冲宽度为8ns,峰值功率为33.4kW,光光转换效率为10.4%。