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近红外与中红外激光是激光领域的研究热点。光学参量振荡器(OPO)是产生近红外与中红外激光的优良方法,具有波长调谐灵活、输出功率高、结构紧凑、可全固化等优势。准位相匹配(QPM)技术经过多年的发展,已在非线性频率变换领域得到越来越广泛的应用。近年来研究发现,腔位相匹配(CPM)也是一种非常有效的位相匹配方式。本论文的研究工作基于准位相匹配技术与腔位相匹配技术构建了多种不同的光学参量振荡器,工作方式包括连续波,纳秒,皮秒。主要内容包括以下几个方面：1、介绍了激光与非线性光学的发展历程,阐述了常见位相匹配方式的原理,包括双折射位相匹配(BPM),准位相匹配(QPM)与腔位相匹配(CPM)：介绍了中红外激光的重要应用领域与主要产生途径。2、从理论方面介绍了光学参量振荡器。介绍了常见光学参量振荡器的分类；推导了光参量振荡器的增益系数与阈值条件：介绍了OPO中常用波长调谐方法与原理：介绍了OPO中常用腔形与设计方法。对我们实验研究中涉及到的OPO类别与腔形做了说明。3、研究了中红外连续波内腔光学参量振荡器技术,分别对折叠腔与直腔结构的内腔OPo进行了实验研究。实验发现直腔结构比折叠腔结构稳定性好,并且直腔结构更简单紧凑,我们将直腔结构的内腔OPO研制成了小型工程样机。内腔OPO与外腔OPO相比,最大的优势在于阈值低,结构紧凑,在低功率的中红外激光应用需求领域具有重要应用前景。4、研究了连续波外腔OPO技术。采用光纤激光器作为泵浦源泵浦OPO,用多通道掺镁铌酸锂光学超晶格(MgO:PPLN)作为非线性频率变换介质,获得波长覆盖1.5-4.31μm的宽调谐窄线宽连续波激光输出,并研制了一台工程样机。采用光纤放大器放大可以快速扫频的DFB种子源,得到的高功率激光泵浦OPO,实验上获得3.3μm频率可以快速扫描的中红外激光输出,并应用到甲烷气体吸收实验中。根据原理实验研制了另一台OPO工程样机。5、研究了同步泵浦皮秒光学参量振荡器。基于一块多通道的MgO:PPLN晶体获得波长调谐范围1.5-4.31μm的皮秒脉冲激光输出。采用MgO:PPSLT光学超晶格针对闲频光3.81μn波段,设计了级联光参量振荡(OPO)与光参量放大(OPA)过程。与单一OPO过程相比,泵浦光到闲频光的转化效率提高了71%。根据原理实验研制了一台皮秒OPO工程样机。6、基于腔相位匹配(CPM)原理,采用厚度为5001μm的I类匹配MgO:LiNbO3晶体构建光学微腔,形成片状光学参量振荡器(SOPO)。在1064nm附近获得覆盖45nm的频率梳光谱产生,相邻纵模间隔约为0.5nm。光光转化效率最高达23.9%。