3～5μm的中红外光源位于重要的大气传输窗口波段,许多原子和分子的吸收峰也在此波段,因而在很多领域都有着极其重要的应用前景。光学参量振荡器具有体积紧凑、结构简单、调谐性好等诸多优点,是实现中红外激光输出的重要手段。本论文通过信号光简并技术实现了高效率、低阈值、大跨度的多波长中红外PPLN OPO,大幅降低了光学参量下转换技术所需功率水平。同时,结合波矢匹配条件下的内腔差频技术,实现了多种特殊近红外光源的中红外参量下转换,为搭建中红外特种光源探索了一条全新的途径。论文的主要工作包含以下内容:一、研究了信号光简并条件下的多波长PPLN OPO的相关理论。利用二阶非线性光学过程中的三波耦合方程组,通过Matlab数值仿真软件,建立信号光简并条件下双波长光学参量振荡器的基本模型,并计算了小信号近似条件下泵浦条件、晶体温度、晶体周期等对多参量过程中参量增益及信号光耦合区间的影响,为信号光简并过程提供理论指导,并对双波长光学参量振荡器的转换效率和阈值条件进行了初步的仿真模拟。二、开展了基于信号光简并下的双波长PPLN OPO的实验研究利用并联注入的结构,实现了1018 nm和1080 nm双波长光纤激光器泵浦中红外PPLN OPO。首次观测到近简并处两束信号光产生耦合的中心波长跳变现象。通过晶体周期调谐的方式,实现了信号光简并条件下的双波长中红外输出,获得了中红外波长跨度为662 nm（3117 nm和3779 nm）的闲频光输出。在信号光简并的条件下,将1018 nm和1080 nm的双波长光纤激光器产生OPO过程的泵浦阈值分别降到1.38 W和266 m W。实验发现双波长泵浦产生OPO时,闲频光的总功率高于分别单独泵浦产生的闲频光功率之和。通过晶体温度调谐的方式,实现了低阈值、高效率的双波长中红外激光输出。三、研究了基于光纤拉曼效应实现信号光简并及小信号条件下双波长PPLN OPO通过晶体温度调谐的方式,首次实现了双波长拉曼光纤激光泵浦的信号光简并可调谐双波长中红外OPO。信号光的变换范围1607～1626 nm,闲频光范围3081～3583 nm,获得的双波长OPO总输出功率大于6.8 W。首次开展了小信号增益条件下,基于光纤受激拉曼效应实现双波长中红外OPO的实验。实验证实,在小信号增益条件下,当两个光参量过程无法同时达到OPO过程的起振条件时,工作在简并点且满足波矢匹配条件的参量下转换过程,其光-光转换效率远远高于传统差频激光器的转换效率。四、实验研究了低功率特殊光源中红外参量下转换。提出了基于波矢匹配的内腔差频结构实现低功率参量下转换方案,并采用多种特殊光源进行了验证。实现了1120 nm低功率脉冲光纤激光器的中红外频率变换。通过温度调谐的方式,使得OPO和DFG两个参量过程均能满足相位匹配条件。实现了1120 nm泵浦光和腔内高强度信号光之间的高效率差频。实验证实了,通过波矢匹配条件下的内腔差频结构,3593 nm的闲频光时域特性能够与1120 nm的泵浦光时域特性保持一致,实现了时域保形的参量下转换中红外激光输出。同时,在整个参量下转换过程中,DFG过程的斜率效率和泵浦光-闲频光转换效率均达到20%。实现了低功率条件下1064 nm单频光纤激光器的中红外频率变换,获得了高效率的中红外激光输出。实现了低功率条件下的宽谱光源的中红外频率变换,初步验证了光谱信息调制光源的参量下转换。