开展了双光束中红外光学参量振荡器（OPO）的偏振合成实验研究，数值分析讨论了偏振合成过程中单元光束束腰半径和系统低阶像差对合成光光束质量的影响。在此基础上，最终实现了10 W 3.78 μm中红外激光的稳定输出。与此同时，利用刀口法对偏振合成前后单元光束及合成光束的光束质量分别进行了测量。结果表明：合成光光束质量达到1.2。