当一束功率非常大的相干激光作为泵浦源照射到特定的非线性晶体时，在非线性晶体的作用下，晶体后会出现两束频率不同于泵浦的激光，一束为信号光，一束为闲频光。将以上物质放入相对应的光学谐振腔内，此时泵浦光，信号光，闲频光在谐振腔内传播，此时由于谐振腔腔长有固定值，信号光与泵浦光可以形成驻波来回振荡，而闲频光此时被消耗，当激光器内部的增益大于损耗时，激光输出，形成OPO（光学参量振荡器）。
OPO激光器原理
光参量振荡器（Optical parametric oscillator, OPO）是类似于激光器的光源，也需要采用激光器谐振腔，但是并不是利用受激辐射，而是利用非线性晶体材料中参量放大过程产生的光增益。与激光器类似，它也具有泵浦功率阈值，低于该值时，输出功率很小（只有一部分参量荧光）。
图1.光参量振荡器示意图
OPO一个很大的优势在于其信号光和闲散光可以在很大范围内变化，二者之间的关系由相位匹配条件决定。因此可以得到普通激光器很难或者不能产生的波长（例如，中红外，远红外或者太赫兹光谱区域），并且也可以实现很大范围的波长调谐（通常通过改变相位匹配条件）。因此OPO特别适用于激光光谱学。
光参量振荡器一个限制条件是它需要具有很高光强和空间相干性的泵浦源。因此，通常需要采用一个激光器来泵浦OPO，由于不能直接采用激光二极管，该系统变得相对较复杂，包好一个激光二极管，一个二极管泵浦的固态激光器和实际的OPO.
图2.环形谐振腔的光参量振荡器
大多数OPO都是单共振的，即谐振腔的共振波长为信号光波长或者闲散光波长，而不是对两者都共振。（对于非共振的波，谐振腔二色性反射镜或者偏振光学器件会对其产生很高的谐振腔损耗，因此具有非常小的光学反馈。）但是，也有双共振的OPO，其中信号光和闲散光都是共振的。后者只有当采用单频泵浦激光器时才有作用。
双共振OPO的优势在于其泵浦功率阈值低很多。尤其在连续光工作时非常重要。但是，调谐特性比较复杂：如果改变晶体温度或者泵浦波长，那么信号光和闲散光波长变化剧烈，因此调谐是非单调的。这时因为工作波长主要由信号光和闲散光同时共振要求来决定，而不是由相位匹配条件。
另一个可能性是共振增强泵浦光波，有时应用在泵浦激光器为单频激光器的情形。在三重共振的OPO中，泵浦光、信号光和闲散光都是共振的。这一器件工作条件非常严格。一种简单的方法是制作腔内泵浦的OPO，其中非线性晶体放置在泵浦激光器谐振腔中，具有很高的腔内功率。
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