近年来，随着新的非线性光学材料、新型相位匹配技术和激光技术的发展，新型的中红外相干光源也随之发展起来。基于差频技术的中红外可调谐激光光源凭借其窄线宽、宽调谐和室温运行等优点得到了非常广泛的应用。本论文主要围绕基于差频技术产生的可调谐中红外激光光源系统性能及其应用而展开，主要研究了系统的光源性能及其在高分辨率吸收光谱领域和痕量探测领域的应用。　　 本系统采用可调谐钛宝石激光(770 nm～880 nm)和Nd：YAG激光(1064nm)作为泵浦光源和信号光源，利用块状周期性极化的铌酸锂晶体(PPLN)测试了系统的调谐性能，在4.2μm附近得到最大220 nm的连续调谐范围；利用光波导型周期性极化的铌酸锂晶体得到了3.5μm到5μm波段的可调谐差频光源(波导晶体周期22.3μm～22.9μm)，并在4μm波长区域得到超过1000nm的差频光源输出，同时测得系统的线宽约为40 MHz。基于相位匹配原理和修正后的Sellmeier方程，推导出基于块状周期性极化的差频系统波长接受带宽计算公式，利用该公式计算的结果和实验结果可以很好的符合。　　 同时，本论文还通过测量低压下的纯二氧化碳气体在4.3μm的直接吸收光谱，展示了差频光源在高分辨率吸收光谱领域所具有的应用潜力；同时还利用长程吸收池和直接吸收光谱技术，分别探测了实际大气中氧化二氮、一氧化碳和甲烷的浓度，证明了差频光源在痕量探测领域的应用能力。