倍频
PPLN 可用于单次通过倍频，泵浦光聚焦到晶体长度的中心位置。为获得最佳效率，请参考Boyd-Kleinman 聚焦条件，光斑尺寸是晶体长度与共焦参数之比为 2.84时的大小。
倍频达到的最佳转换效率还取决于几个因素，例如：
- 连续或脉冲泵浦源
- 输入功率：高功率时，可以达到增益饱和
- 泵浦/倍频波长：在低增益下，对于涉及更高能量光子（短波长）的相互作用，转换效率更高。
1064nm → 532nm
对于低增益 CW，典型的转换效率为 2%/Wcm。例如， 1064nm泵浦功率1.5W，使用 40mm 长的 MgO:PPLN 晶体，预期的 532nm 输出为 180mW。在更高的功率下，Covesion 使用 10W 光源实现了 1.5%/Wcm，使用20mm 长的晶体得到了 3W532nm。
在 CW 系统中，腔内倍频转换效率可以超过 50% [1]。对于纳秒源（~10KHz，~50uJ）通常可以实现 50% 的转换效率。
1550nm → 775nm
掺铒光纤激光器的倍频也很常见，例如产生775nm 或 780nm 。对于 CW 源，低功率通常可以达到 0.6%/Wcm效率。在高功率下，在 40mm 长的晶体中以 30W 的泵浦功率在 780nm 处产生 11W，倍频效率已被证明为 0.3%/Wcm [2]。
对于纳秒源，已在单次通过脉冲系统中证明了高达 80% 的转换效率 [3]。对于飞秒源，使用 1 mm晶体长度，客户报告说在 ~100fs、100MHz 和数百 mW 平均功率下效率为 40-60%。由于温度接受带宽非常宽，我们的 MSHG1550-0.5-1 晶体可在室温下使用，无需温度控制器，可用于 1550 或 1560nm 的 SHG。
差频
PPLN 通常用于差频产生中红外，使用可调谐 Ti:S 激光器和 1550nm 激光器，或使用 1064nm 光源和可调谐 ~1550nm 激光器。最佳效率需要两个泵浦光束共焦聚焦，即晶体长度与共焦参数的比率为 1。对于 CW 系统，可以实现 0.3-0.4mW/W2cm 的效率。
光学参量振荡OPO
PPLN 最常见的用途之一是用于光学参量振荡器 (OPO)。 OPO 的示意图如上所示。通常使用 1064nm 泵浦激光器，可以在比泵浦波长更长的信号光和闲置光。确切的波长由两个因素决定：能量守恒和相位匹配。能量守恒规定信号光子和闲散光子的能量总和必须等于泵浦光子的能量。因此，无限数量的生成光子组合是可能的。然而，有效产生的波长组合由铌酸锂中极化的周期产生准相位匹配决定的。准相位匹配的波长组合，称为工作波长，通过改变 PPLN 温度或使用具有不同极化周期的 PPLN 来改变。基于 PPLN 的 Nd:YAG 泵浦 OPO 可以有效地产生波长在 1.3 到 5μm 之间的可调光，甚至可以产生更长波长但效率较低的光。 PPLN OPO 可以产生几瓦的输出功率，并且可以用脉冲或 CW 泵浦激光器泵浦。
最小振荡阈值可以在泵浦和信号光或闲置光共焦聚焦条件下实现，即晶体长度与共焦参数的比率为 1。单谐振 CW OPO 的典型泵浦阈值约为 1-2W。
和频
为了实现高效的和频，理想情况下，希望两束泵浦光束共焦聚焦到 PPLN（即晶体长度与共焦参数比为 1），并且两束光束的功率大致相等。
PPLN和频通常用于原子或离子的激光冷却，其中需要非常精确地控制频率。对于从 1051nm 和 1551nm 生成 626nm 光，已实现 3.5-2.5%/Wcm 的效率。这里，效率 η 由 [4, 5] 定义：
其中 P 是每个波长的功率，l 是晶体长度。从 1051nm (8.5W) 和 1551nm (8.3W) 产生 7.2W 626nm，转换效率为 44%。[4]
1064nm 和 1319nm 和频产生 589nm，也有类似的转换效率 3.2%/Wcm [6]。
参考文献
1. M.Zhou et al., Laser Physics, vol. 20, no. 7, pp. 1568-1571 (2010)
2. S. S. Sané et al., Optics Express, vol. 20, no. 8, pp. 8915–9, (2012)
3. D. Taverner et al., Optics Letters, vol. 23, no. 3 pp. 162-164 (1998)
4. H.-Y. Lo et al., Applied Physics B, doi:10.1007/s00340-013-5605-0, (2013)
5. A. C. Wilson et al., Applied Physics B, vol. 105, no. 4, pp. 741–748, (2011)
6. J. Yue et al., Optics letters, vol. 34, no. 7, pp. 1093–5, (2009)