2μm波段激光,属于人眼的安全波段范围内,且处于水分子的吸收峰,可用普通的石英光纤传输,因此被广泛用于特种材料切割、光电对抗、激光测距、激光雷达、医疗等方面。本文以Tm,Ho:Lu VO₄/Tm,Ho:Gd VO₄晶体为激光增益介质,开展超短脉冲固体激光技术理论和实验研究,探索新型2mm波段激光超短脉冲固体激光技术,所研究的激光器作为特种材料切割的光源仪器。开展了Tm,Ho激光光谱技术研究。通过对Tm,Ho:Lu VO₄/Tm,Ho:Gd VO₄晶体的吸收光谱研究,确定了Tm,Ho:Lu VO₄/Tm,Ho:Gd VO₄晶体的最佳泵浦波长约为800nm。通过对两种激光晶体的吸收截面进行计算,获得了Tm,Ho:Lu VO₄/Tm,Ho:Gd VO₄激光晶体的吸收截面为0.21×10^-20cm²/0.34×10^-20cm²。开展了连续波Tm,Ho:Lu VO₄/Tm,Ho:Gd VO₄激光器技术研究。选用2微米波段透过率为2%的Ca F₂平镜作为谐振腔输出镜,研究Tm,Ho:Lu VO₄/Tm,Ho:Gd VO₄激光器输出特性。当Tm,Ho:Lu VO₄激光器注入泵浦功率为14.55W时,激光器的最大输出功率1.87W,相应的输出波长为2075nm,相应的光光转换效率为12.85%。当以Tm,Ho:Gd VO₄激光器注入泵浦功率为11W时,激光器的最大输出功率1.21W,输出波长为2050nm,光光转换效率为11.0%。开展了基于黑磷饱和吸收体的被动调Q模式Tm,Ho:Lu VO₄/Tm,Ho:Gd VO₄激光器技术研究。在谐振腔输出镜的透过率为2%,被动调Q模式Tm,Ho:Lu VO₄激光器获得平均输出功率为860m W,获得最窄的脉冲宽度为2.831μs,对应的重复频率为128.4k Hz,获得的光束质量因子M_x²为1.02,M_y²为1.04。被动调Q模式Tm,Ho:Gd VO₄激光器获得平均输出功率为370m W,获得最窄的脉冲宽度4.48μs,获得单脉冲能量为5.15μJ,获得峰值功率为1.15W,获得的光束质量因子M_x²为1.08,M_y²为1.02。