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近十几年来，二极管泵浦同体激光器(DPSS)和准相位匹配材料研究发展迅速。固体激光器具有体积小、可靠性高等优点，是应用广泛的主流激光器。利用光学超晶格的非线性关学效应，可以实现整个可见光波段及紫外和红外区域的光学变频。并且它具有增益高、阂值低及易于实现相位匹配等特点，已经成为一种十分重要的激光变频材料。本论文根据光参量转换理论及准相位匹配理论，研究一维双周期、双周期串联周期结构以及二维六角形结构LiTaO3(LT)光学超晶格的频率转换及参量产生等性质，并利用其实现蓝、红绿、红蓝和准白光激光的输出，得到相应的小型全固态激光器原型。主要内容如下：
1.以808 nm半导体激光器为泵浦源，以Nd：YVO4晶体为激光晶体，设计实现1342和1064 nm激光同时输出的双波长激光器。利用极化得到的LT双周期结构超晶格，实现1342和1064 nm输入激光的分别倍频，得到较高功率的红、绿激光的输出。通过改变温度可以方便地调节红光和绿光之间的转换。671 nm红光和532 nm绿光的最高输出功率分别为520和332 mW。
2.设计实现Nd：YYO4晶体的1342 nm单波长激光器。极化出LT双周期串联周期结构超晶格，在其中同时实现1342 nm输入激光的倍频和三倍频，得到较高功率的红蓝双色光的同时输出。输出的671 nm红光和447 nm蓝光的最高功率分别为352和176 mW。另外，我们以双红外谐振激光为基波，以双周期串联周期结构光学超晶格为变频晶体，成功研制一台准白光激光器原型器件。准白光最高输出功率高达530 mW，并在一定温度范围内实现准白光输出。
3.研究了二维光学超晶格倒格矢的性质和特点。以Nd：YAG晶体946 nm激光器波长为基波，利用二维光学超晶格中的二倍频过程设计实现蓝光全固态激光器。蓝光最高输出功率为69.4 mW。
4.研究了二维光学超晶格中的准相位匹配耦合参量过程。二维光学超晶格具有丰富的倒格矢，而且其变频光可在多个方向输出，使得其能够产生丰富的倍频、和频等非线性过程。对其进行了初步的理论和实验研究。