The optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA) near the 800 nm wavelength has gained significant popularity in the recent years. This can be attributed to the development of laboratory-scale Ndglass lasers with their associated second harmonic generation (SHG), the mature nonlinear crystal growth technology, and the commercialized mode-locked Tisapphire oscillator. In this study, the characteristics of the 808-nm centered broad bandwidth signal OPCPA based on potassium dideuterium phosphate (DKDP) crystals are investigated. The phase mismatch in DKDP crystals for different deuteration levels of 0~99% is studied and a numerical simulation of the high energy optical parameric amplification (OPA) process with the considerations of absorption and several high deuteration levels is presented. Results show that the broadband bandwidth OPCPA at 808 nm can be obtained when the deuteration level is more than 90%.

The optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA) near the 800 nm wavelength has gained significant popularity in the recent years. This can be attributed to the development of laboratory-scale Ndglass lasers with their associated second harmonic generation (SHG), the mature nonlinear crystal growth technology, and the commercialized mode-locked Tisapphire oscillator. In this study, the characteristics of the 808-nm centered broad bandwidth signal OPCPA based on potassium dideuterium phosphate (DKDP) crystals are investigated. The phase mismatch in DKDP crystals for different deuteration levels of 0~99% is studied and a numerical simulation of the high energy optical parameric amplification (OPA) process with the considerations of absorption and several high deuteration levels is presented. Results show that the broadband bandwidth OPCPA at 808 nm can be obtained when the deuteration level is more than 90%.

给出了适用于多波长再生的数据抽运简并四波混频(FWM)耦合模方程组，提出了时隙交织波长信道再生的准相位匹配均衡方法。从优化设计简并FWM相位失配因子入手，针对实验室已有的光纤，实现了4个固定波长信道的均衡再生；通过设计光纤参数，在一定带宽范围内可实现任意4个波长的均衡再生。计算结果表明，再生输出信号的脉冲峰值功率、消光比(ER)和Q值之间的差异分别不超过0.25 dB、0.42 dB和1.5。

以波动方程和受激拉曼散射（SRS）物质方程为基础，采用光种子法，建立了固体相干反斯托克斯拉曼频移器的归一化耦合波方程，研究了晶体中反斯托克斯光转换效率。在脉冲抽运条件下分析了归一化增益系数G、归一化相位失配系数ΔK以及一阶斯托克斯光种子的归一化光场振幅ψs0三个变量对固体相干反斯托克斯拉曼频移器的影响，并作出了一系列相应曲线，由所得曲线估算了各归一化变量的合理取值范围。分析结果表明，在ΔK=0时，通过增大ψs0来打破拉曼增益抑制的影响，其转换效率峰值可达到44%。而当ψs0较弱时，可选取合适的相位失配系数，反斯托克斯光转换效率可达40%。

讨论了相息图白光再现的可行性，得到采用在相息图和观察者之间加入狭缝的方法可实现相息图的白光再现的结论.提出了一种通过对彩虹全息图进行复数滤波来制作相息图的方法.根据彩虹全息图中物光的频谱宽度设计有限脉冲响应数字滤波器.对该滤波器进行移频，得到与通带位置物光的频谱位置一致的复系数带通滤波器.对全息图进行空域滤波，去除共轭像和零级,求出调制后物光的位相分布，制作场景相息图.实验观察到了经过此方法制作的相息图在白光下的再现像，表明本文的理论分析正确，所提出的方法可行.

为了提高超短脉冲二倍频的转换效率和改善出射倍频光的脉冲形状,对超短脉冲倍频中三阶非线性效应的影响进行了理论分析和数值模拟,并采用初始相位失配的方法来补偿三阶非线性效应的影响.结果表明:用KDP晶体二倍频中心波长为800nm的超短脉冲,当入射功率密度大于100GW/cm²时,三阶非线性效应是倍频转换效率的主要影响因素.对脉宽为50fs,入射功率密度为250GW/cm²的超短脉冲在KDP晶体(2mm)中的二次谐波变换,当初始相位失谐0.9mrad时,转换效率提高了10%,同时由三阶非线性效应引起的强度调制得到明显抑制,出射基频光和倍频光的脉冲形状得到明显改善.

由于群速度失配的影响,飞秒光脉冲在感应到FONPS(级联五阶非线性相移)的同时,将不可避免地发生脉冲畸变。通过理论分析及数值模拟,提出了使级联五阶非线性过程运行在较大相位失配条件下的解决方案,成功地消除了脉冲畸变。并且借助于该过程中倍频效率的提高,有效地补偿由于相位失配量的增大所造成的FONPS的下降,实现飞秒基频光脉冲在感应到大的FONPS的同时无脉冲畸变发生。

研究了平均功率达85 W高功率高稳定性全固态绿光激光器,从理论上分析了全固态内腔倍频晶体热效应相位失配对输出功率的影响;数值模拟了倍频晶体内部的热量分布,计算了倍频晶体相位匹配角随温度变化的失配量。在实验中,采用80个20 W的高功率半导体激光器侧面抽运单Nd∶YAG棒,采用双声光Q开关、高效平凹谐振腔结构,对大尺寸KTP晶体进行角度偏离法补偿相位失配并配合强冷却等技术,实现高功率内腔倍频激光器的稳定运转;在抽运电流为17.3 A时,实现了重复频率为20.4 kHz,脉冲宽度230 ns,输出功率为85 W的高功率、高重复频率绿光(532 nm)输出,不稳定性为±1.03%,光-光转换效率为9.7%。

根据折射率椭球方程及双光轴晶体中光波的传播与偏振特性,分析双轴晶体在主平面内激光倍频相位匹配的特性与方法,导出光波在主平面内传播时倍频的相位失配关系;给出双轴晶体中容许相位匹配倍频的相位匹配角及混频的有效非线性系数deff的表达式.利用可相位匹配的类型、相位匹配角公式和有效非线性系数deff表达式的表,容易对任意一具体晶体在一给定波长求出实际能实现相位匹配的类型或偏振组合,算出相位匹配角,比较不同的相位匹配类型或偏振组合的有效非线性系数,选择最佳的相位匹配类型与方向.从相位失配关系可以计算晶体主平面内倍频的接收角、接收光谱宽度等特性参量.