用于大气污染监测的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。TEACO2激光器工作在9~11μm的红外波段，是运行在大气窗口且对人眼安全的激光器，并且大部分大气污染物的特征吸收谱线都在此波段内。因此，TEACO2激光器是CO2激光差分吸收雷达的理想光源和核心器件。国内外提出了TEACO2激光器小型化，这样的激光器便于携带或安装其它设备上。鉴于此，本文从理论上和实验上对小型TEACO2激光器获得稳定输出进行了研究。理论方面，首先介绍了CO2分子的能级结构，总结了TEA CO2激光器激发过程；接着对TEACO2激光器的小信号增益、输出能量、激光器效率等特性进行了研究，利用激光器的六温度模型，模拟分析了不同条件下形成激光的输出功率；最后归纳了TEACO2激光器的调谐方法。设计方面，首先研究了TEA CO2激光器的系统组成和关键器件的总体设计方案；其次分别对激光器的各组成部分及一些重要参数进行了研究讨论，为进一步的研究工作奠定基础；最后研制了一台小型TEA CO2激光器，该激光器采取第一类Ernst电极，火花阵列放电紫外预电离，激励电源采用LC反转电路，激光器工作介质为CO2、N2和He的混合气体。实验方面，首先搭建了实验装置；然后在自由振荡情况下，测量了不同条件下激光输出能量、脉冲波形和输出光斑；最后在手动调谐的情况下，测量了TEACO2激光器的输出谱线，结合实验结果对TEACO2激光器设计进行了讨论分析。