Article in Philosophical Transactions of The Royal Society a mathematical Physical and Engineering Sciences · January 004 doi: 10. 1098/rsta. 2003

7. Current status
The operation of an OPO was first reported nearly 40 years ago (Giordmaine &
Miller 1965). Following initial rapid progress, however, research was hampered by a
lack of suitable nonlinear materials and laser sources, rendering OPOs as impractical
sources of coherent light. This led to a conspicuous decline in OPO research and a
period of quiescence in the field for more than 20 years.
In the 1980s, there was a major resurgence of interest in OPOs, prompted by the
advent of new birefringent nonlinear materials, namely
β
-BaB
2
O
4
(BBO), LiB
3
O
5
(LBO), and KTiOPO
4
(KTP), amongst others, with unprecedented damage toler-
ance and improved overall characteristics. More recently, the advent of QPM mate-
rials such as periodically poled LiNbO
3
(PPLN) with large nonlinearity and engi-
neerable phase-matching properties has led to practical realization of OPOs with
unparalleled performance capabilities with regard to output power and efficiency,
pump power threshold and wavelength accessibility. (For more comprehensive recent
developments in optical parametric devices, see special journal issues on this sub-
ject area (Byer & Piskarskas 1993; Bosenberg & Eckardt 1995; Ebrahimzadeh et al .
1999).)
(a) Pulsed OPOs
Advances in OPOs have traditionally been most deliberate in the nanosecond
regime. This regime corresponds to the use of pulsed laser sources providing nanosec-
ond (10
−9
s) optical pulses, thus ensuring high pumping intensities. However, prac-
tical operation of nanosecond OPOs is more demanding on material damage toler-
ance, because of the high pump-pulse energies (generally from a few millijoules to
over 100 mJ, but they can reach as much as 1 J in high-energy laser systems. At a
wavelength of 600 nm, say, 1 mJ corresponds to the total energy of ca. 3
× 10
15
(or
three thousand trillion) photons!) Since material damage is generally exacerbated
at higher pump energy fluence (energy/area), this was perhaps the most important
factor hampering the development of early nanosecond OPOs that followed the very
first device (Giordmaine & Miller 1965). The availability of new nonlinear crystals,