光学参量振荡器(OPO)是非线性光学领域发展以来应用最为广泛的技术手段之一,其实质是光的二阶非线性效应。近些年,因OPO宽范围的波长调谐,简单的结构,较高的功率输出等优点已经被广泛应用于气体监测、遥感、医疗环保、自由空间光通信等领域,吸引了众多研究者的目光。但是由于非线性晶体以及所镀膜系损伤阚值的限制,现阶段单个运转的OPO的输出功率被限制在百瓦左右的水平。提高OPO的功率水平,是现阶段应用需求下光参量振荡过程发展的一个重要的研究方向。因此,针对OPO功率提升遇到的瓶颈,本文从理论上给出了一个可行的解决方案。相干合成技术被认为是一种在具有优良的光束质量的基础上有效地提高激光功率的方法。相干合成技术通过强制阵列中的所有激光器以相同频率和相位以使得光束在远场被相干叠加。对于一个由N个激光器组成的相干合成阵列,在远场的相干合成的峰值强度是单个激光器峰值强度的N2倍,这对于激光器功率的提升是极为有利的。到目前为止,相干合成技术已经成功应用于光纤激光器、板条激光器以及半导体激光器来实现高功率输出。因此在本文中提出了一种实现光参量过程的相干光束合成的可能方法。众所周知,若想实现相干光束合成,必须要解决两个最基本的问题:相位锁定和单纵模输出。而在光参量过程中,更困难的便是要在三波混频的过程中锁定单个光波的相位。因此本文首先在理论上分别研究了相位匹配和准相位匹配两种情况下光学参量放大器内的相位演化规律。其结果表明,无论在哪种相位匹配条件下,强的泵浦光可以使得较高强度的注入信号光的相位锁定在初始注入值,同时,泵浦光的相位对注入信号光的相位锁定并不产生影响。但对于较弱的注入信号光,信号光和内部起振的闲频光之间的相位将会呈现混乱状态。通过数值分析进一步证明了得到的结论。但是同时发现,对于一般的光学参量放大过程,其转换效率非常低,这非常不利于在实验中实现光束相干合成。基于这种理解,我们设计新的具有适当强度种子光注入的单谐振环形光学参量振荡器,其能够满足得到的实现相位锁定的基本条件。数值研究结果表明,该光学参量振荡配置能够同时实现相位锁定以及高功率高转换效率输出,在该光学参量振荡器中,0.9W/cm2的注入信号光即可满足信号光和闲频光之间相差较大的条件从而实现相位的锁定输出,这就激发了可能的设计来实现光学参量过程的光束相干合成。此外,除了实现相位锁定之外,本文还分析了引起光参量过程中参量光线宽展宽的主要因素。具体来讲,泵浦光的线宽,泵浦光带来的高增益以及发散角等因素都会引起参量光的线宽展宽。但是发展至今,科研人员已经发明并实现了一系列的手段如在腔内插入色散元件、种子光注入等方法来实现光学参量振荡过程的窄线宽输出。因此,在本文中,相对于在光参量过程实现相位锁定,单纵模输出更像是一个技术问题而不是物理问题。进一步地研究表明,设计的单谐振环形光学参量振荡器通过种子光注入的手段可以同时实现频率的锁定。鉴于上述得到的结论,设计了实现光束相干合成的基本结构,同时证明了该结构的可行性。