本论文的主要内容分为三个部分：大功率泵浦光源的设计与实现；纳秒级单谐振参量振荡器的理论模拟；大功率中红外参量振荡器的设计与实现。为了实现高效率,大功率的中红外参量振荡器,需要优质的激光源来作为泵浦源。为此我们专门设计了大功率、高光束质量的侧面泵浦和端面泵浦激光器。其中我们对侧面泵浦激光器中的热效应,主要是热致双折射效应对基模运转激光器的影响做了详细的分析,并通过双棒串接加4f系统和旋光器的结构对热致双折射效应进行了有效的补偿,使得退偏率低于3.5%。通过对基模动态稳定腔的设计,在重复频率为10kHz时,获得了62W基模激光输出。对于端面泵浦激光光源,我们分析了热透镜球差效应对激光器运转的影响,通过对谐振腔的设计,最终获得了50W的基模激光输出。固体激光器泵浦的光参量振荡器,因其调谐范围宽,结构简单,可实现大功率、窄线宽输出等优点成为十分重要的中红外波段激光光源之一。如何提高参量振荡器的转换效率,光束质量以及稳定性一直是人们的研究热点。本文以非线性晶体中的耦合波方程为基础,利用分步积分的方法,对参量过程进行了模拟与计算,分析了泵浦功率密度,腔镜反射率,腔内损耗以及谐振波长等因素的影响。随着晶体内泵浦光功率的降低及参量光功率的增加,参量逆转换过程会变得明显,从而影响参量振荡器的转换效率,输出稳定性等等。通过模拟与计算,我们对逆转换过程的影响做了详细的分析,发现通过优化谐振腔镜反射率可以有效地抑制逆转换过程。大功率泵浦光源的实现以及对参量过程的模拟,为我们实现优质的参量振荡器提供了十分有利的条件。我们通过计算,优化了参量振荡腔参数,利用侧泵,端泵以及板条激光器作为泵浦光源,在实验室中分别实现了输出功率为9.4W,8W和9.2W的3.8μm参量振荡器。利用设计的端泵激光器,还实现了输出功率为8.5W的2.7μm参量振荡器,所有指标均达到相关项目要求。另外我们还通过对比不同参数下参量振荡器的输出特性对我们的模拟计算结果进行了验证。