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微弱光信号检测在环境保护、遥感检测、生命科学、国防军事等诸多领域都具有重要的发展意义。使用高灵敏度的探测仪器对微弱光信号进行测量，不仅能够拓宽已有的应用范围，还可以催生新的研究和应用领域。自1965年首次从实验上证明光参量放大(OPA)过程中存在增益以来，OPA因其自身的高增益、宽带宽等特性而越来越多受到研究人员的重视。使用OPA对微弱光信号进行灵敏探测的参量增益可以达到106～108，而且通过参量频率上转换过程，近红外以至中红外的光子都可以转换到可见光区域，从而可由具有更高探测效率的普通探测器所检测到。准相位匹配过程通过对晶体的非线性极化率的周期性调制，实现非线性光学频率变换效率的增强。使用周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体通过准相位匹配实现光参量放大和光参量振荡，可以利用晶体的最大二阶非线性系数，提高参量增益和转换效率，在医学、军事对抗、远距离监控、大气环境监测，以及光谱学研究等诸多领域都有重要的应用价值。另外，激光二极管泵浦1.3μm波段全固态激光器因其自身的优势，具有十分重要的发展前景。同时这个波段处于人眼安全区，也是硅光纤的传输窗口，从而在光纤通讯领域有着广泛的应用。本论文对皮秒光参量放大器应用于微弱光信号的灵敏探测、PPLN晶体中宽调谐波长相干光输出、以及LD端面泵浦Nd∶CNGG与Nd∶YAG晶体在1329nm处被动调Q激光器进行了研究与探索，主要内容概括为: 1.对皮秒OPA技术应用于超微弱光信号的灵敏探测进行了研究。基于BBO晶体Ⅰ类相位匹配技术，使用被动锁模Nd∶YAG激光器输出的基波1064nm作为OPA的种子光，其脉冲宽度24 ps，重复频率为1kHz。由同一台激光器输出的三次谐波355nm作为泵浦激光，对该种子信号光在BBO晶体中进行参量放大。我们在实验上实现了使用皮秒光参量放大器对每脉冲平均光子数低于1个光子的1064nm光进行灵敏探测。此放大器的斜率增益达到了～5.75×107，并使得位于1064 nm的近红外光子可以通过参量频率上转换的方式转换到532nm，从而经由一个不需冷却的普通Si-CCD就能探测到，而不用担心探测器在大于1μm处可能会被截止的问题。微弱光信号检测的实现源于探测信噪比的提升，其具体方法为:选择合适的泵浦功率，使用长距离探测和光路上的空间滤波器来抑制参量超荧光背景噪声，以及使用大采样激光脉冲数来降低OPA输出的涨落。相关研究成果发表在Opt.Commun.326(2014)48-51上。 2.利用准相位匹配技术，在单块的PPLN晶体中实现了宽调谐波长相干光输出。通过对LiNbO3晶体进行两个周期的极化，实现了在单块的PPLN晶体上先后发生光参量产生(OPG)以及和频过程(SFG)，在被动锁模Nd∶YAG激光器输出的基波1064 nm激光及二次谐波532 nm激光作为泵浦光同时注入到PPLN上时，通过调节晶体温度，得到了可见（628～639 nm）、近红外(797～816nm)、和中红外(3167～3459 nm)三个波段的相干光输出。OPG产生的泵浦阈值为0.457μJ。在泵浦光532 nm和1064 nm激光的能量分别固定在5.52μJ和3.81μJ的情况下，当温度为50℃时，OPG过程获得了最大的泵浦光-信号光能量转换效率23.4％;当温度为200℃时，SFG过程获得了最大的量子效率26.2％。相关研究成果发表在Chin.Phys.B Vol.24 No.1(2015)014209上。 3.对808 nm激光二极管(LD)端面泵浦Nd∶CNGG激光器进行了研究。通过在简单的短直线腔结构中加入V∶YAG可饱和吸收体，首次实现了Nd∶CNGG晶体在1329 nm处的被动调Q激光运转，获得的调Q脉冲最大平均输出功率为353 mW，最窄脉宽124 ns，对应的重复频率为13.43 kHz。在未加入V∶YAG晶体时，获得的连续光运转的最大输出功率为685 mW。相关工作已投稿Appl.Opt. 4.对808 nm LD端面泵浦Nd∶CNGG被动锁模激光器进行了研究。搭建了锁模激光所需的折叠腔，在未加入锁模元件的情况下，得到了连续光输出，其最大输出功率为459 mW。相关工作还在进行中。 5.对885 nm LD直接泵浦Nd∶YAG产生1319 nm和1338 nm双波长调Q激光器进行了研究。通过在简单的短直线腔结构中加入V∶YAG可饱和吸收体，实现了Nd∶YAG晶体在1319nm和1338 nm处的双波长被动调Q激光运转，得到1319 nm和1338 nm单个调Q脉冲的脉宽分别为27.6 ns和28.2 ns。相关工作还在进行中。