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基于二阶非线性光学效应的光学参量下转换技术是获得可调谐变频相干光辐射的有效途径。尤其是近些年来周期极化晶体的出现,为参量光源提供了又一次飞跃式发展的契机。然而普通光学参量振荡器(optical parametric oscillator,OPO)受到泵浦光线宽、参量增益带宽的影响,往往处于多纵模运转状态,其输出参量光线宽难以满足高分辨率光谱分析等某些应用的需求,因此为了压缩参量光的光谱,人们发展了种子注入式OPO。但种子注入OPO往往需要复杂的反馈控制系统,这不仅使其成本高昂、而且不利于小型集成化和使用方便。在这样的背景下,本文理论分析了采用基于周期极化晶体的光学参量放大器(optical parametric amplifier,OPA)来实现窄带脉冲参量激光输出的可能性,并通过后续实验初步验证了该方案的可行性。相比于种子注入OPO,虽然该方案对泵浦源性能有较高要求,但整个实验装置结构简单、无需谐振腔和复杂的控制系统,同时又能获得良好的光谱压缩效果,是窄线宽参量光源发展的一个新方向。本文开展的主要工作如下所述:一、通过文献调研,总结和分析国内外研究现状,并在归一化三波混频耦合振幅方程组的基础上,开展了窄带OPA的数值模拟,通过理论计算验证了单程参量放大可以获得有效的窄带参量光输出,得到了实验所需的泵浦光峰值功率、种子光平均功率以及对应晶体长度等信息。为后续实验的开展奠定了理论基础。二、为了开展近红外窄带OPA实验,首先搭建了LBO-Nd:YAG内腔倍频532nm脉冲激光作为泵浦源,然后对光纤耦合输出的820 nm种子光进行了性能测试,最后实验验证了两级放大、近红外窄带OPA的出光,并获得了280 mW的平均功率和140μJ的脉冲能量,输出信号光线宽为14.9 pm。同时,通过实验经验总结了窄带脉冲OPA实验对泵浦源的性能要求。三、在前一部分实验的基础上,采用了商业化的高性能1064 nm微芯激光器作为泵浦源,以及1971 nm单频掺铥光纤激光器作为种子源,通过单级的参量放大获得了有效的2μm波段、双波长窄带参量光输出。1971.13 nm信号光脉冲能量达25μJ,线宽小于82.7 pm,2313.62 nm空闲光脉冲能量达17.8μJ,线宽小于102.3pm。结果表明,该结构是获得窄带近、中红外脉冲激光的可行方案,并具有进一步提升输出功率的潜力。