在超短脉冲激光技术领域，三倍频（THG）是将激光的频率乘以三倍，获得短波长激光的重要技术。这项技术在激光光谱学、等离子体物理学、生物医学、激光调谐等多个领域具有广泛应用。三倍频的效率直接影响到上述应用的性能。本研究的核心在于提高超短脉冲激光的三倍频效率。
在实验研究中，研究团队选用了Nd:YAG锁模激光器，这种激光器可以产生几十个皮秒（ps）脉冲宽度的超短脉冲激光。这些超短脉冲激光的三倍频可以产生波长为0.347微米的紫外激光，这是目前较易获得的高强度紫外光源（UV）。选择KDP（Ⅱ）/KDP（Ⅱ）偏振失配装置进行实验，通过调节倍频晶体和基波光的能量比例，以及偏振方向，以实现高效率的三倍频转换。
为了实现高效率的三倍频转换，装置需要满足两个条件：进入三倍频晶体的倍频光和基波光能量比需接近2:1；装置需要没有或极小的偏振损耗，以及需要通过特定角度的调节来实现位相匹配。实验中，研究者采用了两种不同的装置进行对比：一类是完全匹配装置，一类是偏振失配装置。通过理论计算和实验结果的对比，发现效率曲线与实验结果符合得很好。
实验中还发现，最佳偏振角会随着入射光功率密度的变化而变化。在低功率密度下，采用I/II类倍频与和频装置可以满足实验要求，此时偏振损耗较小；而在高功率密度下，则宜采用II类完全匹配装置。偏振失配装置的位相匹配要求与完全匹配装置相似，但在实际操作中，偏振失配装置由于调节简便而更具有优越性。
研究还指出，实验中如何调节偏振角度和位相失配角的大小，以及选择适当的角度和长度，是实现高效率三倍频转换的关键。例如，当入射光功率密度达到2GW/cm²时，最佳偏振角的设置、位相匹配角的大小等因素对效率都有直接的影响。此外，对于不同的入射光功率密度，最佳偏振角是不同的，功率密度越大，最佳偏振角对入射光功率密度的变化越不敏感。
在实验中，通过对不同条件下的实验数据进行分析，研究团队进一步确认了KDP（Ⅱ）/KDP（Ⅱ）偏振失配装置在高功率密度下的优越性，并在实验中达到了52%的能量转换效率。这一成果表明，通过优化装置的偏振失配角度和位相匹配，能够有效地提高超短脉冲激光的三倍频效率，从而为相关领域的应用提供更为高效的光源。
