3～5μm中红外波段连续相干光源在医疗、光谱学、中红外遥感、非线性光学、激光雷达和光电对抗等领域有广泛应用。全固态光学参量振荡器因具有全固态激光器的特点及宽调谐范围,成为最有前景的中红外激光光源。而频差在射频范围内的双频激光信号具有抗湍流干扰和散射的特点,在上述很多应用领域可以提高系统的信噪比和整体性能,中红外双频激光的实现方法是一个具有应用前景和理论价值的研究课题。本论文设计并实验研究了以1064 nm高功率双频光纤激光器为泵浦源,镁掺杂的周期性极化铌酸锂晶体(PPMg LN)为参量晶体的外腔单谐振光学参量振荡器(extra-cavity singly resonant oscillator,ECSRO),实现了中红外波段的低阈值、高效率、宽调谐范围的连续双频激光稳定输出。理论部分首先介绍了光学参量振荡器和准相位匹配原理,然后针对连续信号光单谐振光学参量振荡器进行了理论分析,并推导和讨论了外腔单谐振光学参量振荡器的泵浦光阈值功率、输出闲频光功率和光参量转换效率等运转特性。基于环形腔低阈值条件给定的泵浦光束腰半径,并综合考虑了光学谐振腔的稳定条件、泵浦光与信号光的模式匹配以及像散等影响因素,设计并优化了四镜环形腔光学参量振荡器。搭建了以大功率双频光纤激光器为泵浦光的环形腔光学参量振荡器实验系统,测试并分析了其输出特性。采用晶体工作温度与极化周期调节相结合的方式,实现了闲频光3.05～3.9μm的宽带调谐输出。环形腔阈值为2.88 W,在极化周期为31μm、工作温度为50℃时,实验得到功率1.88 W、波长为3.4μm的双频闲频光输出,频差为125～175 MHz可调谐,泵浦光到闲频光的转换效率为20.2%。