光参量振荡(OPO)是实现中红外激光的重要技术手段,具有灵活的波长调谐、紧凑的系统结构和高的转换效率等优点。其中,基于周期性极化晶体的准相位匹配OPO是实现中红外可调谐输出的重要手段。由于周期性极化铌酸锂晶体(PPLN)具有宽的透射范围和高的有效非线性系数等优点,被广泛应用于准相位匹配OPO。本文主要讨论基于准相位匹配MgO:PPLN-OPO的连续激光性能,研究了MgO:PPLN晶体在不同极化周期和温度条件下的调谐特性。此外通过模拟计算腔内的模式匹配情况,设计了直线腔和V-型腔两种腔型,分别对两种腔型优化,获得了高输出效率、宽波段连续可调谐的中红外激光输出。具体研究内容如下:1.通过三镜直线腔结构设计降低腔内损耗,提高MgO:PPLN-OPO的转换效率。在12.4 W的入射泵浦功率下,获得了3.27 W的总输出功率,对应光光转换效率为26.4%。为了进一步提高直线腔型的输出功率和效率,对腔内模式进行了模拟计算。发现当各个腔镜均采用平凹镜时,既可以有效地压缩基频光腔的模式,又有利于基频光腔和OPO腔的基模光斑在MgO:PPLN晶体上更好地匹配,从而提高转换效率。实验中,通过改变MgO:PPLN晶体的极化周期和温度,成功实现了1.43-1.79μm信号光和2.62-4.16μm闲频光的连续可调谐激光输出。当入射泵浦功率为20.1 W时,最高获得了4.24 W的信号光和2.11 W的闲频光,总转换效率为31.6%,这是目前已报道的同类腔型中的最高输出功率。2.通过V-型折叠腔结构设计实现模式灵活匹配,提高MgO:PPLN-OPO的转换效率。与直线腔型的设计思路一致,首先对腔内模式进行了模拟计算,以此为基础对OPO的腔型进行设计,最终在V-型腔中获得了优于直线腔的模式匹配情况。由于该V-型腔中OPO腔的腔长相对较长,腔内闲频光每一次往返都会增加衍射损耗。对此,本实验进一步设计了一种双端输出的结构。该结构中将支臂镜的镀膜情况改为对信号光高反而闲频光增透,这样,输出镜OC端在输出信号光和闲频光的同时,支臂镜HM’也可以输出额外的闲频光。这种双端输出结构大大减小了闲频光的衍射损耗和腔内逆转换过程。当入射泵浦功率为12.4 W时,最大获得了2.89 W信号光和1.44 W的闲频光输出,总转换效率达34.9%。