中红外3-5μm波段激光在军事、环境、医疗和科研等诸多领域有着广泛的应用。利用光参量振荡器产生中红外激光因其具有效率高、结构紧凑、宽调谐等优点而被广泛采用。基于磷锗锌(ZGP)晶体的光参量振荡器是产生高效3-5μm波段中红外激光输出的首选，因为ZGP晶体的非线性系数高达75pm/V，有利于在光参量过程中产生高的增益从而获得高效率的参量下转换。但由于ZGP晶体吸收的限制，其泵浦源必须采用波长2μm以上的激光进行泵浦。相比于级联OPO泵浦方式，使用2μm波段固体激光器直接泵浦ZGP-OPO具有转换效率高、结构简单、性能稳定等优点，且产生的信号光和闲频光都在3-5μm波段。但是目前文献报道的转换效率与理论极限还有较大差距，如何获得接近理论极限效率的中红外激光输出一直是大家关注的重点。本论文利用自主研制的电光调QCr,Tm，Ho∶YAG激光器泵浦ZGP光参量振荡器，开展了中红外光参量振荡器的系统研究，获得了高转换效率的3-5μm脉冲激光输出。　　理论方面，分析了Cr,Tm，Ho∶YAG激光基质内部能量传递过程对电光调Q输出特性的影响，研究了灯泵激光系统中的热退偏效应和热透镜效应，对热退偏效应的补偿机理进行了深入研究;实验测量并补偿了激光器的热退偏效应和热透镜效应。设计了非稳腔结构补偿热透镜效应并提高了输出激光光束质量，为高效OPO激光输出奠定了基础。从三波耦合方程出发，对光参量振荡器的增益、振荡阈值、转换效率等进行了理论分析，从相位匹配理论出发，理论分析并计算了ZGP-OPO的输出波长调谐特性。针对影响光参量过程转换效率的因素做了分析和数值计算，据此，设计了所需的泵浦源结构及利于高效率输出的OPO结构。　　实验方面，自主设计了适合2.09μm和2.79μm波段的高损伤阈值调Q器件，在该波段首次采用了具有高损伤阈值的LGS电光晶体制作了电光Q开关，为2.09μm和2.79μm波段高脉冲能量激光输出奠定了基础。采用四分之一波片补偿了激光器高泵浦能量下的热退偏效应，获得了均匀输出的520mJ@35ns的调Q巨脉冲输出。并利用LGS晶体创新开展了2.79μm波段Cr, Er∶YSGG电光调Q实验研究，获得了216mJ@14.3ns的调Q巨脉冲输出，解决了该波段长期无法实现高峰值功率调Q输出的难题。测量了高泵浦能量下Cr，Tm，Ho∶YAG介质的热透镜焦距，据此设计了非稳腔结构，将激光器的工作频率提高至5Hz，并结合扩束镜使输出光束得到了良好的整形效果。采用优化后的泵浦源，使用我所自主生长的ZGP晶体开展了中红外光参量振荡器的实验研究。设计了具有返回泵浦光的双程泵浦结构的DRO参量振荡器，优化了高效率ZGP-OPO所需的泵浦光尺寸以减小走离效应的影响，增加了参量过程的有效增益并减小了逆转换的影响。在与晶体长度匹配的高泵浦功率密度情况下，获得了脉冲能量19mJ的3-5μ中红外激光输出，光光转换效率达到75.7％，斜效率83％，该光光转换效率接近高斯光理论转换效率的极限，同时通过角度调谐实现了3.5-4.9μm的中红外激光调谐输。