光参量振荡技术是实现中红外激光输出的有效途径。非线性增益介质是进行光参量过程的核心器件,MgO:PPLN晶体由于其自身良好的光学特性,成为光参量振荡器研究领域的重要材料之一。近几十年来,中红外光参量振荡器的输出功率不断被刷新,目前最高输出功率已经达到近百瓦,但是随着泵浦功率的不断增加,非线性晶体的热效应变得越来越明显,严重影响了光参量振荡器的性能。本论文研究了光参量振荡器中晶体热效应对光参量过程的影响,为实现高功率、高光束质量的中红外激光输出提供了一定的指导。主要研究内容如下:1)介绍了高功率光参量振荡器的发展现状,随着光参量振荡器泵浦功率的不断增加,使得内腔信号光功率和闲频光功率也不断增大,导致晶体内出现明显的热积累和不可忽略的温度梯度。由于MgO:PPLN较强的色散特性,而且光参量过程对参量光的折射率非常敏感,晶体热积累对光参量过程的影响不可忽视。在大功率泵浦的实验中,中红外输出激光的光束质量出现了明显的劣化。2)根据二阶非线性效应的基础理论,介绍了非线性相互作用的三波耦合方程组的推导过程;对QPM准相位匹配方式进行了简要介绍,相比于传统相位匹配方式,能够显著提高非线性转化效率;分析了小信号近似条件下光学参量振荡器(OPO)的增益特性并介绍了单谐振光参量振荡器(SRO)的基本原理。3)结合MATLAB数值分析软件和COMSOL有限元分析软件,建立了SRO工作模型和晶体的传热模型,在低功率泵浦下分析了特殊信号光光谱的构成;在高功率下分析了晶体内的温度梯度分布,发现闲频光的不断增大是使得晶体内出现线性增加温升的主要原因。将温度导入到SRO工作模型中,发现温升不仅会使得参量光的光谱展宽,还会导致其中心波长发生漂移,并影响光参量增益;最后分析了晶体热积累导致参量光出现的波前畸变,由于MgO:PPLN较强的色散特性,几摄氏度的温升就会出现较大的光程差,进而出现光束质量劣化。本文的研究为基于MgO:PPLN的高功率、高光束质量光参量振荡器设计研制提供了指导。