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中红外脉冲激光源(3-5μm)在光谱测量、遥感、环保、强场物理和国防安全等领域具有十分重要的应用价值，是科学研究领域的重要工具和手段。随着近年来强场物理、生物医学和工业应用等众多领域的深入研究和快速发展，几个周期甚至单周期的中红外高功率超短脉冲激光源成为一种不可缺少的工具。然而，当脉冲宽度接近周期量级时，脉冲的载波包络相位(CEP)在非线性实验中起决定性作用，成为产生阿秒脉冲以及影响超短脉冲应用等方面的关键因素。本文围绕CEP稳定的中红外超短脉冲产生技术进行了系统的理论研究，主要内容归纳如下：1、综述了目前中红外激光产生技术以及CEP稳定的超短中红外脉冲激光产生技术的研究进展，对中红外脉冲主要产生技术进行了重点阐述并比较了各种技术的优缺点。同时，分析了CEP稳定脉冲的产生技术及应用需求，得出了光学差频(DFG)和光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)相结合的技术是产生高重复率CEP稳定的中红外超短超强激光脉冲的主要技术途径的结论。2、从麦克斯韦方程组出发，得到了三波混频的非线性耦合波方程，基于该方程理论分析了相位匹配和走离效应，并数值模拟了周期极化晶体铌酸锂(PPLN)和双轴晶体砷酸钛氧钾(KTA)两种常用中红外晶体的相位匹配以及KTA晶体的时间、空间走离效应，同时分析得到了参量过程中非线性晶体长度的选取原则。3、系统描述了超短脉冲载波包络相位的定义，从中分析得出了载波包络相位时域、频域的相互关系，同时综述了CEP稳定技术及其研究进展，并重点阐述了目前常用的光学控制实现CEP稳定技术及其主要测量技术，从原理上分析了光学差频具有的自稳定性。4、提出了一种基于不同光学差频过程产生的两束闲频光直接相干合成从而实现CEP稳定单周期中红外脉冲产生的新方法，建立了两束闲频光相干合成的理论模型，理论模拟了初始合成光束的频谱重叠度、载波包络相位差、相对时间延迟和初始啁啾比对合成光束波形的影响。通过分析上述参数对合成光束波形的影响，为光束波形优化提供了一般法则：初始脉冲间存在一个最佳波长差使得合成光束脉宽最短；初始载波包络相位差存在最优值0.8π使得合成光束脉宽最短；相对时间延迟在一定范围内的增加对合成光束脉宽影响不大，但脉冲能量降低；存在一个最佳初始啁啾比使得合成光束脉宽最短。数值模拟结果表明通过优化设计上述参数可以产生中心波长位于4233nm、频谱范围覆盖3000nm到7000nm间的单周期激光脉冲。