900nm波长固体激光器的二次谐波输出，可望用于要求蓝光的各个应用领域，如生物医学仪器、复印术和显示。900nm基频和位于紫外的三倍频和四倍频也有许多应用，如水蒸汽光探测和测距(激光雷达)、臭氧差分吸收激光雷达(DIAL)和紫外共振拉曼光谱学。非线性光学材料的最新发展使转换效率大大提高，使用于上述应用领域的蓝光和紫外光功率比可以买到的商品高，从而使人们对900nm激光器的谐波输出产生了越来越浓厚的兴趣。

 

 

    最近，人们已采用掺氧化镁的周期性极化硼酸锂(MOPPLN)和BiBO来对900nm的 DPSS激光器倍频。在晶体生长过程中，在硼酸锂中加入5%的氧化镁(MgO)，可大大减小该材料的光折变损害,使它有可能用于蓝光的产生。此外，MgO还降低了极化硼酸锂所要求的电压,使生长MOPPLN晶体的厚度有可能达到5毫米。厚的晶体比薄 的晶体使用起来方便。与薄晶体相比，厚晶体对对准的要求也不太高。它们比较粗糙，容易操作、抛光和镀膜。

    为了用MOPPLN晶体对946nm光进行倍频，可利用该晶体较大的非线性系数d₃₃，畴周期约为是4.7μm。具有这种畴周期、厚度为0.5毫米的MOPPLN晶体已经商品化了。如果利用该晶体较小的非线性系数d₃₁对946nm光进行倍频，畴周期约为18.9μm；结果，较宽松的畴周期使生产1毫米厚的晶体成为可能。这两种材料已被用来对Q开关946nm Nd:YAG激光进行倍频。

    最近, BiBO也已经商品化。 与其它硼酸盐非线性晶体（如LBO、BBO和铯LBO(CLBO)）相比，BiBO不太吸水，它的非线性系数比LBO大。用BiBO作为倍频晶体，已经获得了CW输出功率高达2.8W、波长为473nm的激光。

    图1. 在对Q开关946nm Nd:YAG 激光进行倍频时，硼酸铋(BBO)和掺氧化镁的周期性极化硼酸锂(MOPPLN)与硼酸锂(LBO)和周期性极化磷酸氧钛钾(PPKTP)的性能，差别很大。

    在对Q开关946nm Nd:YAG 激光进行倍频时，BiBO和MOPPLN的性能与LBO和周期性极化磷酸氧钛钾(PPKTP)性能之比较，示于图1中。每个非线性晶体的长度都是10毫米。二极管泵浦946nm激光器平均输出功率为2.7W，重复频率为50KHz。泵浦用二极管激光器功率为18 W(二极管电流 =28A)，脉宽为100ns。在这个实验中，Nd:YAG激光被聚焦成50μm的光斑。

    利用d₃₃ MOPPLN和PPKTP，即使在较低的946nm功率下，转换效率也大于30%。MOPPLN在300mW、473nm条件下运转，是很稳定的，运转时间已经超过了100小时。PPKTP 在低功率运转时不太有效，容易产生光学破坏，它的可靠运转范围在200 mW以下（473nm）。 对d₃₃，MOPPLN和BiBO的性能类似；两者的转换效率均比LBO约大5倍。

 

 

    915和946nm掺钕氧化钇(Nd:Y₂O₃)激光的三次谐波(305和315nm)为遥测臭氧提供了一个理想的波长组合。但是, Nd:Y₂O₃的生长温度(2430⁰C)比Nd:YAG的生长温度(1950⁰C) 高得多, 这使生产更加复杂，成本也增加了。幸运的是,最近，在陶瓷激光材料（如陶瓷Nd:YAG、掺镱氧化钇(Yb: Y₂O₃)、掺镱氧化钪(Yb:Sc₂O₃)和掺钕氧化镥(Nd:Lu₂O₃)等）生产方面的进展，已促使大型、高光学质量的陶瓷Nd:氧化钇(见图2)的诞生。

    图2. 高质量掺钕陶瓷氧化钇晶体能产生915和946nm波长；三倍频后，产生的305和315nm输出波长，是用差分吸收光探测和测距法测量臭氧的理想波长。

    最近，Aculight公司与美国宇航局兰利研究中心(Langley, VA)一起，根据小企业创新研究(SBIR)计划，用单块Nd:Y₂O₃晶体和陶瓷Nd:Y₂O₃，对900nm波段中的每一个谱线，进行了二极管泵浦的实验演示。这些实验结果成了臭氧DIAL系统的基础。该臭氧DIAL系统是以915和946nm光的三倍频，即305和315nm波长为基础的。 在此基础上,有可能建立一个更紧凑、更可靠的臭氧激光雷达系统。它采用单块Nd:Y₂O₃晶体激光发射机，该发射机可在两个DIAL波长之间转换。

    运转在1064nm波长的三倍频固体激光器，一般采用有效的II型相位匹配内腔三倍频结构。在这种II型技术中,基波和二次谐波的偏振方向在晶体内部是相互垂直的。 这种结构非常有效和方便，因为基波和三次谐波的偏振方向是平行的，因此，可以很容易用内腔棱镜或布儒斯特面将它们分开。通常，用硼酸锂当作1064nm波长的三倍频晶体，但是，用硼酸锂对915或946nm波长进行II型三倍频时，相位是不匹配。不过，最近,用BiBO对946nm掺钕钆钇铝石榴石(Nd:GdYAG)激光进行II型三倍频，已经获得成功(见表)。由表可见,用BiBO进行I型相位匹配，对946nm光进行三倍频，转换效率比用LBO时约高8倍。另外，用BiBO进行II型三倍频的实验表明，尽管转换效率较低（约比I型LBO低3倍），但与用LBO对1064nm进行II型三倍频的转换效率相当。

 

 

    有许多潜在应用要求对946nm DPSS激光进行四倍频。这些应用包括刻划光纤布拉格光栅和用于化学和生物探测的紫外共振拉曼光谱学。

    产生波长短于300nm的紫外光，效率很低，因为非线性晶体在这一波段的转换效率很低。坡印亭矢量偏离进一步降低了转换效率。想用这些材料进行有效转换，需要用高峰值功率激光器或共振光学腔。

    最近已经证明：要产生236nm光，所需要的相位匹配是CLBO中的非临界相位匹配,即不存在坡印亭矢量偏离了。这样一来, 光在CLBO晶体中被聚焦得更紧，从而使转换效率有可能达到最大化。对CLBO和BBO倍频的非线性转换系数是二次谐波波长的函数，说明在236nm波长进行非临界相位匹配是有益的。在这一点，CLBO的转换效率比BBO约高20倍(见图3)。

图3. 硼酸铯锂和硼酸钡的倍频的非线性转换系数随二次谐波波长变化，显示了在236nm波长利用非临界相位匹配是有好处的，在这种情况下，CLBO的效率约为BBO的20倍。

    实验表明：用峰值功率119W的倍频Q开关946nm Nd:YAG激光器来产生473到236nm波长的光，转换效率达22%。到目前为止，所得到的236nm波长平均功率已超过150mW。

    对许多应用来说，236nm紫外波长比其它紫外波长（如1064nm固体激光器的四倍频波长266nm）优越。一个重要的应用是使用共振拉曼光谱技术的化学和生物遥感。这类技术一般采用266nm波长的激光，来探测和识别各种物质。但是，266nm的光容易在色氨酸中诱发荧光（色氨酸是在许多细菌中发现的一种氨基酸成份）。该荧光干扰了拉曼信号, 减小了信噪比,降低了探测灵敏度。如果用236nm光激励，就可消除色氨酸荧光，从而扩大了共振拉曼光谱技术在探测化学和生物制剂领域的应用范围。