光學參量放大器（OPA, Optical Parametric Amplifier）的工作原理基於非線性光學過程，特別是三波混頻過程。這一過程涉及到兩個或多個光波在非線性介質中相互作用，產生新的光波。在OPA中，通常是浦光（pump）、信號光（signal）和閒頻光（idler），一個高能量的泵浦光束和一個低能量的信號光束同時通過一個非線性晶體。晶體中的非線性效應導致光波的混頻，產生一個新的光波，即閒頻光。
波長調諧的關鍵在於實現所謂的「相位匹配」。即調整泵浦光、信號光和閒頻光之間的相位關係，以便它們在晶體中有效地相互作用，使得這三種光波在晶體中有效地交換能量。通過改變晶體的溫度、方向或使用不同的晶體材料，可以改變相位匹配條件，進而實現對產生光波的波長的調節，這使得OPA能夠產生不同波長的信號光和閒頻光。
OPA系統的設計和最佳化還涉及到對泵浦脈衝寬度、晶體長度、光束聚焦以及脈衝重複率等參數的精確控制，以實現最佳的性能和效率。在實際套用中，這些參數的選擇和最佳化將直接影響OPA的性能，包括其波長調諧範圍、輸出功率和光束質量。