2μm波段人眼安全激光处于大气窗口,广泛应用于激光医疗、环境监测和光通信等领域。此外,2μm激光器可作为3~5μm和8~12μm中红外光参量振荡器和光参量放大器的抽运源。掺Ho3+晶体是产生高性能2μm激光的首选工作物质,而1.9μm Tm:YLF激光器是其理想泵浦源。因此,获得高功率、高效率且高稳定性的1.9μm激光输出至关重要。本论文以理论模拟为基础,以体光栅为谐振腔镜,结合腔内双F-P标准具,在保证高功率和高稳定性的基础上获得窄线宽激光输出。理论方面,介绍了Tm:YLF晶体的物理、光谱特性,基于Tm:YLF激光器准三能级速率方程模型,通过简化方程组最终得到激光器阈值、输出功率及斜率效率的表达式,模拟并分析了上转换效应、交叉弛豫、以及晶体掺杂浓度和长度对Tm:YLF激光器输出特性的影响,为后续激光器的设计与实验奠定理论基础。设计方面,基于Tm:YLF晶体热模型,对晶体温度场分布进行解析推导并模拟各参数晶体热分布,综合分析后选取晶体尺寸为3×3×12mm3,掺杂浓度为3.5at.%;对“L型”谐振腔不同参数条件下模式匹配、稳定性进行模拟,设计出谐振腔的参数范围,为后续实验研究奠定基础;对窄线宽元件体光栅和F-P标准具进行参数设计,选取体光栅端面尺寸为6×6mm2,厚度为5.5±1.5nm,双F-P标准具厚度分别为0.1mm和1mm。实验方面,搭建LD端面泵浦Tm:YLF激光器,并依次研究以体光栅为腔镜时不同谐振腔长、输出镜透过率和曲率半径对激光输出特性的影响,确定最佳谐振腔参数,并在腔内插入双F-P标准具,实现了17.8W的1908.55nm稳定性较高的激光输出,线宽仅为0.10nm,且波长最大波动范围仅0.34nm。激光器相应的斜率效率和光光转换效率分别为42.89%和35.86%。