随着一批新型优质非线性光学晶体的发明、生长成熟、广泛应用以及非线性光学频率变换和可调谐光学技术的飞速发展,由光学参量振荡器（OPO）实现的宽频可调谐激光在环境监测、遥感、医疗诊断和治疗、激光光谱学研究、材料处理、数据通信、光电测量、激光测距、激光雷达、光电对抗等领域已显示出重大的应用价值,尤其在现有激光器输出波长所不能涵盖而在军事上具有很高应用价值的3⁵μm这一中红外波段的光源,在国内外都需求紧迫。本论文的主要工作就是从OPO泵浦系统、OPO腔长、OPO输出镜反射率入手完成对3⁵μm ZnGeP₂（ZGP）OPO的优化设计。理论方面,分别从OPO泵浦源Tm,Ho激光系统和OPO相关理论两个方面进行了介绍和分析。关于Tm,Ho激光系统,介绍了Tm,Ho系统主要能级结构和跃迁,重点分析了Tm,Ho系统的上转换效应。OPO方面,以稳态波方程为基础,理论分析了OPO的增益、阈值及转换效率。实验方面,完成ZGP OPO泵浦源和ZGP OPO本身的优化。通过实验完成了对Tm,Ho:GdVO₄晶体最佳泵浦波长、Tm,Ho:GdVO₄晶体几何尺寸、Tm,Ho:GdVO₄晶体离子掺杂浓度的合理选择,用一块Tm,Ho:GdVO₄晶体获得了19.1W的2μm输出,斜率效率达到50.4%,光-光效率达到46.4%。谐振腔中放置两块Tm,Ho:GdVO₄晶体,实验获得30.5W连续、29.3W脉冲2μm激光平均功率输出,连续时对应光-光效率达到45.9%,斜率效率47.2%,完成了对ZGP OPO泵浦源的进一步优化设计。ZGP OPO部分,分别对单程泵浦和双程泵浦方式进行了实验研究,重点研究了单程泵浦的ZGP OPO,通过理论分析和实验完成了对单程泵浦ZGP OPO泵浦耦合系统、泵浦功率密度、腔长和输出镜反射率的合理选择,实现了对3⁵μm光学参量振荡器的优化设计,平均输出功率超过了国际上报道的最高水平。