高功率激光脉冲的产生一直是激光技术发展追求的目标之一。近二十年来,高功率激光器取得了快速的发展,高功率激光在工业加工、国家安全、可控核聚变以及生物化学、强场物理等各种交叉学科的基础科学研究中,有着非常重要的应用。光参量放大器是一种基于光参量放大技术得到高功率激光脉冲的光学器件,可对任意波长的激光进行功率放大。光参量放大技术属于典型的二阶非线性光学过程,是激光技术中的一种基础技术,能够拓展激光器的工作波长和实现激光输出功率的进一步放大,是产生高功率激光脉冲的重要方法。然而,在高功率光参量放大器中,会由于晶体对激光能量的吸收出现不可避免的热效应问题,极大地降低了光参量放大的功率输出。实现稳定高功率和超短脉冲的激光系统离不开最基本的对光参量放大技术的研究。本论文以高功率激光器中的光参量放大为研究对象,针对高功率光参量放大器中存在的热效应问题,以解决高功率光参量放大过程中的热致相位失配为目的,在提高信号光在光参量放大过程的转换效率、输出功率、增益谱热稳定性、宽带特性以及光斑质量等方面,进行了一些相关的研究工作。论文采取理论计算分析和全维度数值模拟仿真紧密结合的研究方法,主要研究内容如下:1、详细研究了光参量放大理论,以光参量放大理论为基础,提出了一种基于非共线相位匹配的温度不敏感光参量放大的技术方案,经过理论推导,得到了实现温度不敏感相位匹配的非共线条件,并进行可行性分析验证。利用这个条件可以在实际应用的特定非共线结构中使三个光波矢量的一阶温度导数彼此消除,实现相位匹配条件对温度不敏感,从而方便地确定温度不敏感光参量放大所需的非共线角度或合适的非线性晶体。2、验证所提出的基于非共线相位匹配的温度不敏感光参量放大的技术方案在高功率条件下的应用前景,利用LBO晶体和YCOB晶体,针对共线相位匹配和非共线温度不敏感相位匹配技术方案的两种不同情况,分析各自在小信号情况下和高功率工作状态下的温度带宽,并对高功率激光的光参量放大过程进行了全维度数值模拟仿真。以800 nm泵浦的基于LBO晶体的光参量放大器为例,信号光为1030 nm的近红外激光,当入射泵浦光功率为～120 W时,研究结果发现,非共线温度不敏感相位匹配技术方案具有更高的转换效率,仍可保持在～35%,是共线相位匹配方案的近两倍,并且获得了良好的光斑质量输出。从结果上看,实现了光参量放大过程对温度变化不敏感。3、基于上述非共线温度不敏感相位匹配技术,结合准相位匹配（QPM）以及非共线宽带相位匹配,创造性地提出了一种基于准相位匹配的温度不敏感宽带光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）的技术方案。在5%MgO掺杂的周期性极化晶体MgO:PPLN晶体中,对以1064 nm泵浦光放大3.4μm宽带中红外信号光的典型OPCPA过程,进行倾斜周期性极化晶体设计、可行性验证和增益谱热稳定性分析。研究表明,仅满足宽带QPM和仅满足温度不敏感QPM可以在非共线角α=1.5°的特定非共线结构和极化周期?=3.6μm,畴反转角τ=79.7°的MgO:PPLN晶体中同时实现。并且所提出的技术方案具有～520 nm的超宽增益带宽和出色的热稳定性。4、验证提出的基于准相位匹配的温度不敏感宽带光参量啁啾脉冲放大的技术方案在高功率条件下的应用前景,进行了全维度数值模拟仿真。并分别与仅满足宽带QPM和仅满足温度不敏感QPM的情况进行了比较分析,从模拟仿真结果可以看出,所提出的技术方案能够在获得～40%的高转换效率同时实现～380 nm的宽带增益谱输出。最后考虑到实际应用中可能存在着光栅极化周期的误差,研究了其误差对增益谱稳定性的影响,以及优化手段。