为了获得2.15~1 500 μm的相干光源，研究了CO激光在高质量非线性晶体ZnGeP2和GaSe中的混频效应。为了提高转换效率，在激光锁模方式下对CO激光器的二次谐波、和频和差频的产生进行了研究。结果显示，利用GaSe晶体和ZnGeP2晶体，调Q多谱线CO激光辐射的谱线内倍频效率分别大于0.3%和1.1%。采用ZnGeP2晶体进行倍频时，可调谐锁膜CO激光器的转换效率为12.5%。模拟结果显示，二次谐波与和频产生的输出光谱相同。相邻谱线下，和频和差频的产生过程中，基波和一次谐波可以分别在4.0~5.0 μm和100~≥1 200 μm (太赫兹范围)形成振荡。利用锁模CO激光器在ZnGeP2晶体中的混频效应，可以得到2.15~≥1 500 μm的相干光源，同时转换效率可达到甚至高于12.5%。

ZnGeP2晶体具有宽的透明范围(0.7～12 μm),较大的非线性系数(d36=75 pm/V),最高损伤阈值能量密度为10 J/cm2,较高的热导率(0.18 W/(m?K)),因而非常适合作为高功率中红外光参量振荡器(OPO)晶体。理论上分析了ZnGeP2 光参量振荡器相位匹配特性,实现3～5 μm连续调谐范围输出的Ⅰ类相位匹配角在52.5～55.2°之间。实验上,以15 W光纤耦合激光二极管(LD)抽运的2.05 μm高重复频率声光调Q Tm,Ho∶YLF激光器作为抽运源,其最大平均功率4 W,脉冲宽度小于40 ns, 脉冲重复频率100 Hz～10 kHz可调。为降低准三能级系统激光器阈值,提高激光脉冲能量抽取效率,Tm,Ho∶YLF晶体采用液氮制冷方式,工作在77 K温度条件下。非线性频率转换晶体ZnGeP2长15 mm,55.7°切割,光参量振荡器谐振腔为平平腔,腔长约20 mm。在3.6 W的抽运功率下,脉冲重复频率10 kHz,实现了4.1 μm附近中红外激光输出,参量光脉冲宽度为20 ns,平均输出功率为0.7 W,光-光转换效率为20%,抽运光阈值功率为0.65 W。