近年来，光参量图像放大技术一直是人们在非线性光学和量子光学领域中的研究热点。光参量图像放大技术不仅在生物医学、激光雷达、光学遥感和超高速成像等领域中有重大的应用价值，而且为研究量子成像和超快荧光动力学提供了一种新方法。本论文对光参量图像放大技术进行了理论与实验研究，主要内容包括以下几个方面：　　 1.分析了光参量图像放大器的输入输出关系，讨论了它的增益性质。假定输入图像随时间慢变化或静止，在光参量图像放大器的空间频率带宽远大于输入图像空间频率带宽的近似条件下，讨论了光参量图像放大器的放大性质，对相位敏感增益和非相位敏感增益进行了数值模拟和计算，结果表明输出图像是输入图像有效复制，具有高保真、高增益和高分辨率的特点；同时还讨论了相位匹配对增益的影响，当相位失配量为零时，输入图像在光参量图像放大器的带宽范围内的空间频率被有效均匀放大，超出范围的部分空间频率不能被有效放大；相位失配不为零时，增益峰值向高空间频率范围移动，并且在峰值附近变窄，随相位失配量大小变化，光参量图像放大器可以对某一特定的空间频率实现放大。　　 2.对光参量图像放大器的噪声特性进行了理论研究。讨论了探测面积对噪声指数的影响，得到了相位敏感光参量图像放大器实现无噪声放大的条件：在探测面积远大于图像分辨面积且远小于图像尺度的近似下，都可以实现输入图像的无噪声放大。相位失配量为零时，输入图像在光参量图像放大器的空间频率带宽范围内都可以实现无噪声放大；相位失配量不为零时只能对特定空间频率实现无噪声放大，这种放大虽然不理想，但通过调节相位失配量可以逐一对输入图像的空间频率无噪声放大。　　 3.进行了纳秒单色光参量图像放大的实验研究。输入单色图像在1类近共线相位匹配的BBO晶体中被放大，实验得到了放大图像和共轭图像，并在傅立叶平面上测量到了不同相位匹配时对输入光学图像的不同空间频率的放大。　　 4.进行了千赫兹宽带飞秒光参量图像放大的实验研究。利用千赫兹飞秒激光系统输出的800nm光在长度为2mm的BBO晶体中发生倍频，倍频后中心波长400nm光作为抽运光和中心波长800nm光照射目标物体所成的像在I类相位匹配的长度为5mm的BBO晶体中发生参量作用，调节延迟时间可以选择不同波长的光学图像被放大。该实验为超快白光连续谱作为成像光源的超宽带飞秒光参量图像放大的研究提供了实验基础。