针对混合型气动CO₂激光器（简称MGDL）在单兵战术激光武器及激光推进领域的应用需求,本文深入细致地研究了多种类型的混合型气动CO₂激光器喷管及光腔流场特性及小信号增益特性。采用高速纹影实验与数值模拟相结合的方法,研究了基于筛形喷管的混合型气动CO₂激光器光腔中的基本流场特性。研究了纯氮气条件下混合型气动CO₂激光器主喷管中氮气振动能冻结效率的分布规律,并研究了主喷管入口总温和总压对氮气振动能冻结效率的影响。在此基础上,进一步研究了燃烧驱动混合型气动CO₂激光器主喷管中氮气振动能冻结效率的分布特性,并研究了CO₂及H2O含量、主喷管型面等对氮气振动能冻结效率的影响。针对某一特定结构参数的喷管和特定的工作参数,研究了基于筛形喷管的混合型气动CO₂激光器光腔中的小信号增益分布规律。在此基础上,深入研究了主喷管入口总温、主喷管面积比、副喷管入口总温、CO₂含量、H2O含量、主/副喷管扩张段半锥角、催化剂种类（H2O或He）对光腔中小信号增益系数的影响规律及影响机制。研究了基于“主喷管喉部喷射副气流”喷管构型的混合型气动CO₂激光器主/副喷管的流场特性、小信号增益系数在主喷管扩张段及主喷管出口截面的分布规律。此外,详细研究了主喷管面积比、副喷管入口总压、副气流喷射位置、主/副喷管入口总温对基于“主喷管喉部喷射副气流”喷管构型的混合型气动CO₂激光器小信号增益系数的影响规律及影响机制。最后,对基于筛形喷管的混合型气动CO₂激光器及基于“主喷管喉部喷射副气流”喷管构型的混合型气动CO₂激光器进行了比较。结果表明:采用“主喷管喉部喷射副气流”喷管构型时,获得的小信号增益系数峰值比采用筛形喷管时高,然而,其小信号增益系数分布的均匀性不如采用筛形喷管时好。首次将基于周期性温度激励的主动控制技术引入混合型气动CO₂激光器研究,研究了采用周期性温度激励时混合型气动CO₂激光器的混合特性、流场特性及小信号增益分布特性。在此基础上,详细研究了激励幅值、激励频率及激励施加位置对主/副气流混合特性及激光器小信号增益特性的影响。研究结果表明:在副喷管出口平面施加特定频率及特定幅值的周期性温度激励后,可以显著增强主/副气流的混合效果并提高混合喷管中的小信号增益系数;为了在混合喷管出口处获得最大小信号增益系数,激励频率和激励幅值均存在一个最佳值;与周期性温度激励施加在副喷管出口的情形相比,当周期性温度激励施加在主喷管出口时,主/副气流的混合效果变差,小信号增益系数也明显降低。设计了燃烧驱动混合型气动CO₂激光器的高温氮气发生器方案,包括:（1）选取合适的燃料和氧化剂组合;（2）设计了液态N₂O供应系统;（3）设计了基于N₂O/C₇H₈的单喷嘴高温氮气发生器。通过液态N₂O供应系统试验,研究了该供应系统的供应特性。试验结果表明:设计的液态N₂O供应系统能够实现N₂O的液态供应,且供应系统的流量稳定。通过对基于N₂O/C₇H₈的单喷嘴氮气发生器的点火试验,研究了N₂O和C₇H₈在多种富燃工况下的点火和燃烧性能。试验结果表明:当选取合适的点火时序时,N₂O/C₇H₈在设计的多种富燃工况下均能成功点火,且燃烧稳定性较好。