频率稳定的单纵模TEA CO2激光是相干探测CO2激光雷达中的关键。本论文就是对单纵模TEA CO2激光器及其锁频技术展开的研究。设计了单纵模TEA CO2激光器锁频系统,确定了利用拍频信号进行偏频锁定的整体方案;从理论和实验上对混合式单纵模TEA CO2激光器进行了研究;最后研究该单纵模CO2激光与本振激光的拍频现象。六温度模型是TEA CO2激光器中的经典数学模型。在六温度模型的基础上,考虑了混合腔中连续增益区的影响,发展了适合于混合式TEA CO2激光器的理论模型。利用该模型,研究了不同的输出耦合率、腔长对脉冲激光波形的影响。在混合腔中连续增益区工作在阈值以上和不工作的情况下,研究了在脉冲激光建立过程中各能级的温度和反转粒子数变化规律;解释了混合腔在连续区工作在阈值以上时,脉冲激光出现时刻提前、功率降低、脉宽展宽等现象,这些现象在实验中得到了验证。实验主要分为两部分:混合式单纵模TEA CO2激光器研究和拍频实验。为了方便调整光栅的角度,编写了振镜控制程序,实现了光栅的单步步进、连续扫描等多种功能。实验中,先后进行了金镜反射混合腔、光栅选支混合腔和光栅选支三镜混合腔,最终得到了单纵模的激光输出。在连续区单独工作时,最大功率达2.5W。通过转动光栅角度,得到10R和10P谱带多条谱线的输出,包括10R14。在连续区工作和不工作情况下,测量了TEA部分放电产生的脉冲波形,该波形与理论部分的模拟相吻合。最后研究了混合腔中连续增益区单独放电时的连续激光与本振激光(10R14支)的拍频。该拍频信号出现的时间段呈周期性,间隔时间从几ms至十几ms不等,持续时间从12ms至20ms不等。获得了TEA部分放电时,脉冲激光的拍频。在使用三镜混合腔并且其连续增益区工作时得到了较好的拍频结果。用压电陶瓷调节总腔长,得到不同的拍频信号。根据得到的实验结果,对锁频系统提出了一些建议。