用于大气环境监测的相干探测CO₂激光差分吸收雷达,具有报警速度快、探测灵敏度高、作用距离远、探测范围广等优点,已被广泛地研究和应用。TEA（Transversely Excited Atmospheric） CO₂激光器工作在9¹1μm的红外波段,大部分大气污染物的特征吸收谱线都在此波段内,是运行在大气窗口且对人眼安全的激光器。因此,单纵模TEA CO₂激光器是相干探测CO₂激光差分吸收雷达的理想光源和核心器件。本文从理论上分别分析了三镜腔加标准具选取单纵模,Michelson腔加标准具选单纵模,从理论上计算了三镜腔和Michelson腔的子腔等效反射率及子腔长度对输出的影响等。在实验方面,首先对TEA CO₂激光器进行了多模调谐输出实验,输出了谱线80多条,测量了基横模的输出光束质量。实现了三镜腔加标准具的单纵模输出,对输出波形进行了傅里叶变换,验证了单纵模输出。得到的单纵模能量为200mJ,波长为10.59μm。进行了Michelson腔加标准具选单纵模的实验。通过Michelson腔单纵模实验确定了一些光学元件的影响,最终也实现了单纵模的输出,单纵模峰值能量60mJ,波长9.75μm。最后,进行了注入源波导激光器的实验,对波导激光器的一些工作参数做了测试,实现了半外腔调谐输出。最终得到波导半外腔调谐输出600mW,波长10.6μm。