在高功率固体激光器的终端光学组件中，为了提升三倍频转换效率，对大口径薄型KDP晶体采取两侧支撑的夹持方法，并利用有限元分析软件建立了夹持系统的仿真模型。在此基础上，计算分析了晶体以不同倾斜角度放置时，支撑条数目和长度等夹持系统结构参数对晶体附加面形、相位匹配角及三倍频转换效率的影响。研究结果表明：晶体两侧支撑条总数为4时，大口径薄型KDP晶体附加面形的峰谷值和均方根值、晶轴变化的平均值和三倍频转换效率随支撑条长度的变化不大，且可获得理想的三倍频转换效率。解决了反复调试KDP晶体面形质量的问题而缩短了工程装校时间。

为了使谐波转换系统保持高效稳定的3次谐波转换，采用数值模拟的方法，研究了基频光脉冲波形对3倍频转换效率的影响，并对高斯脉冲和平顶脉冲的不同谐波转换特点作了详细分析。当基频光为高斯脉冲时，在3GW／cm2的输入条件下最佳的2倍频转换效率为56．8%，低于理论预计的66．7%。进一步计算了不同功率密度下，最佳2倍频转换效率与超高斯脉冲阶数的关系。当考虑空间走离效应，基频光时间和空间均为平顶分布时，最佳的2倍频转换效率为62%；若基频光时间为平顶分布、空间分布为高斯分布时，最佳2倍频转换效率为51%，进一步地偏离66．7%。结果表明，当基频光脉冲形状偏离理想的平顶分布时，适当地降低2倍频转换效率，可提高3倍频转换效率。

研究了以Ⅰ/Ⅱ类角度失谐设置方式下,高强度激光在KDP晶体中的谐波转换问题。采用了包括三阶非线性、离散及衍射等效应的谐波转换计算模型,详细讨论了在三阶非线性、离散和衍射等效应的情况下,相位扰动与三次谐波转换(THG)效率的关系,绘出了相应的关系曲线。结果表明,相位扰动会使三次谐波转换效率降低,谐波转换效率越高三倍频的调制越小,提高三次谐波转换效率可以抑制相位扰动对其产生的不利影响。

对大口径、髙功率情况下的三次谐波转换,选择KDP晶体Type I/Type II匹配角度失谐的三倍频方案,并从非线性三波耦合方程组出发,采用离散傅里叶变换和四阶龙格-库塔(R-K)积分方法,编制了二维模拟三次谐波转换的计算程序。计算了各种晶体厚度和不同失谐角条件下,二、三次谐波的转换特性和效率。并对入射基频光为六阶超高斯分布时的三倍频器进行了优化,三倍频转换效率达80%, 此时具有较大的动态范围和较髙的三倍频转换效率, 并进行了实验研究。

采用Ⅰ/Ⅱ角度失谐的三倍频方案,以超高斯光束作为入射基频光场,建立了位相扰动光束三次谐波转换的理论模型,并作数值模拟计算.结果表明,位相扰动不仅影响二、三倍频光的转换效率,还对各谐波光束质量产生影响.