光パラメトリック発振器
OPOは光共振器と非線形光学結晶から構成される。光共振器は少なくともシグナル光かアイドラー光のどちらかを共振させる。非線形光学結晶内では、ポンプ光、シグナル光、アイドラー光が重ね合わさっている。これら3つの光の相互作用によって、シグナル光とアイドラー光の増幅とポンプ光の減衰が生じる。共振する光(シグナル光かアイドラー光、もしくはその両方)が共振器内を往復する際の減衰(この損失には、所望の出力光を得るための共振器ミラーによる損失も含まれている)は利得によって補償されて発振する。損失がポンプ光のパワーに依存しないのに対して、利得はポンプ光のパワーに依存する。そのため、ポンプ光のパワーが小さい時には、利得は発振させるのに十分ではなく、発振はポンプ光のパワーが閾値を越えて初めて起こる。このとき、利得は共振している光の振幅にも依存している。つまり、定常状態での動作において、共振する光の振幅は、利得が損失と等しくなる条件によって決まる。共振する光の振幅はポンプ光のパワーを大きくすると大きくなり、出力光のパワーも大きくなる。
光子の変換効率(単位時間あたりのポンプ光の光子数に対するシグナル光もしくはアイドラー光の光子数)は何十%という高さになりうる。典型的なポンプ光のパワーは数十mWから数Wで、共振器の損失や光の周波数、非線形結晶内での光強度と非線形性の強さに依存する。数Wの出力も可能である。連続波とパルスの両方のOPOが存在する。