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3～5μm激光在大气红外透射窗口中衰减最小,是覆盖较多原子和分子吸收峰的重要谱带。该波段被广泛应用于光电对抗,太赫兹场产生,大气监测,自由空间光通信,激光医疗等国防、科研及民用领域。尤其3.8μm激光在雾天有更好的穿透能力,并且能够对红外热像仪定向干扰,在光通信,红外对抗中起到不可替代的作用。针对传统3.8μm中红外OPO高增益下线宽展宽,光束质量恶化的问题,本论文引入光参量放大技术,开展了基于MgO:PPLN晶体的3.8μm中红外光参量放大器的研究,并选用1065nm光纤泵浦MgO:PPLN-OPO的3.8μm闲频光作为OPA的放大信号源,以实现3.8μm中红外激光的定标放大输出,具体工作如下:理论方面:模拟MgO:PPLN晶体的波长调谐曲线,分析OPO阈值、转换效率的影响因素,建立超阈值倍数模型,确定OPO最佳泵浦功率,结合OPO腔型设计,优化了OPA放大信号源参数。根据归一化三波耦合方程,确定OPA的最佳晶体长度范围,利用分步积分法,计算各光波在晶体内的转换过程,研究时域失配对OPA输出特性的影响,分析了引起3.8μm-OPA线宽展宽、光束质量恶化的原因,优化OPA输出特性。实验方面:进行1065nm高保偏光纤激光器脉冲泵浦光参量放大器的实验研究。测量了OPO/OPA泵浦源的输出特性,分别开展3.8μm-OPO和OPA定标放大的实验。利用光纤泵浦MgO:PPLN-OPO输出的3.8μm中红外激光,对比不同光斑、重频、脉宽下3.8μm-OPO的输出特性。在重频140KHz、脉宽150ns时,获得放大信号源的最大功率为1.76W。接下来开展了基于1065nm光纤泵浦的MgO:PPLN-OPA实验研究,分析不同初始功率比对3.8μm输出功率的影响,当30W的1065nm泵浦OPA,1.2W的放大信号源定标放大至3W,1.76W的放大信号源定标放大至3.7W。并进行了二级OPA的实验,最终获得3.8μm参量光的输出功率为4.69W,线宽为3.78nm,光束质量M~2=1.82。OPA实现了高功率、窄线宽、高光束质量的3.8μm中红外激光输出。