2μm激光器在激光医疗、激光雷达、光电对抗等领域都有着广泛的应用,所以本论文对着重对2.1μm光参量振荡器展开研究。本论文设计了一台采用1.06μm泵浦主振荡功率放大器泵浦键合KTP晶体的高重频高效率的2.1μm光参量振荡器。论文首先从三波耦合方程入手,研究了单谐振与双谐振光参量振荡器的增益、阈值及转换效率,为光参量振荡器的设计提供了必要的理论依据。从理论方面分别对1.06μm泵浦主功率放大激光器的结构设计,对非线性晶体KTP的尺寸、切割角的设计,选定了尺寸为6×6×40mm~3的II类相位匹配,在x-z平面上切割,切割角为52.3°,键合KTP晶体,并且对KTP-OPO的运转方式,腔型结构进行了设计并搭建实验平台进行进一步研究。在重复频率为50kHz时,采用二级放大的纵向泵浦主振荡功率放大器结构,实现了38.6W 1064nm激光,输出脉宽为8.74ns,光束质量为M_X~2=1.236(28),M_Y~2=1.208。最后,采用30W的1064nm激光泵浦键合KTP晶体,实现了3.99W 2.1μm激光输出,激光波长为2128nm,脉宽为10.79ns,1064nm-2.1μm光-光转化效率为13.4%,光束质量为M_X~2=3.99,M_Y~2=4.17。