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波长为2微米的激光位于人眼安全的光谱波段，在大气监测，光参数振荡器，医学诊断和治疗等领域有着广泛的应用前景。由于掺Ho3+离子的激光工作物质发射波长在2微米附近，所以此类激光器越来越受到人们的广泛关注。近年来，YAG激光透明陶瓷以其在制备技术，材料的综合性能和激光设计等方面的显著优势得到人民的关注，并且迅速发展，在国内已成功实现Nd:YAG透明陶瓷的大功率连续激光输出，以上这些都为Ho:YAG激光透明陶瓷的成功制备，出光以及在激光器中的实用化创造了良好的条件。LuLiF4是一种新型激光晶体，它拥有比氧化物晶体更宽的透光范围、更高的光透过率和较低的声子能量。作为激光工作物质的基质材料，该晶体能够提供更长的能级寿命；LiLuF4拥有负的折射率温度系数，可以部分地补偿激光棒端面由于正的热膨胀系数导致的正的热透镜效应；还有，LiLuF4晶体在生长过程中不需要过多添加LiF，所以更加容易获得高光学质量的晶体。本文重点选取Ho:YAG和Ho:LiLuF4两种激光物质为研究对象，详细研究了材料的生长、热导率、光谱和激光性能。本文主要包括如下几个方面的内容：1）本实验用的1at.%Ho:YAG透明陶瓷的样品，在200nm-2200nm波长范围内共有六个较强的吸收带，中心波长分别位于418nm,453nm,539nm,635nm,1128nm和1906nm。其中1128nm吸收带与商业化的1.1-μm的激光二极管的发射光谱相符合，所以可以用1.1-μm激光二极管直接泵浦Ho:YAG透明陶瓷。由吸收光谱计算可得，1at.%Ho:YAG透明陶瓷1128nm处吸收系数为1.0487，吸收截面积为2.4×10-21cm2。2）Ho:YAG透明陶瓷的荧光光谱覆盖1800nm-2200nm的波长范围，它们是由Ho3+的5I7→5I8跃迁产生的，带宽为80nm,峰值在2091nm处。采用1.1-μm的激光二极管作为泵源，对1at.%Ho:YAG透明陶瓷进行激光测试，在国内外首次实现1.1-μm LD泵浦Ho:YAG透明陶瓷的激光输出。在吸收功率为5.8W时，得到激光输出功率为1W,中心波长为2099nm，斜率效率为20.6%，光束质量因数约为4，阈值和阈值强度分别为1W和350W/cm2。3)实验采用的Ho3+(1.0at.%) LiLuF4晶体，在室温下，晶体的5I8→5I6吸收带的吸收峰(1148nm)与1.1-μm的LD以及输出波长为1147nm的掺Yb3+光纤激光相匹配。在1150nm处吸收截面为0.21×10-24m2（σ偏振）和0.29×10-24m2（π偏振）。在波长为2060nm（π偏振）和2066nm（σ偏振）处的发射截面分别为1.3×10-24m2（π偏振）和0.67×10-24m2（σ偏振）。4)利用1.1-μm的LD (λ=1148nm)泵浦Ho3+(1.0at.%):LiLuF4晶体，并将实验结果和模拟结果进行对比，研究激发态吸收5I7→5I4对激光效率的影响以及交叉弛豫5I5→5I7←5I8、5I6→5I7←5I8过程和能量上转换5I5←5I7→5I8、5I6←5I7→5I8过程，在低吸收功率和高吸收功率时对激光的效率所起的作用。实验证明，考虑激发态吸收，交叉弛豫和能量上转换的模拟结果和实验结果相一致。在输出耦合镜的透过率为10%时，得到最大输出功率为1.4W,斜效率为29%(相对于吸收的泵浦功率)，阈值大约为0.6W，输出的激光为π偏振，偏振度＞25dB， M2值近似的等于2。5)研究了Ho:LiLuF4和Ho,Pr:LiLuF4晶体2.9μm波段光谱性能。Ho,Pr:LiLuF4晶体中Pr3+的掺杂浓度虽然很低，但是可以大大降低5I7能级荧光寿命，而又不显著地降低5I6能级荧光寿命。掺入Pr3+使Ho3+的5I7能级荧光寿命由原来的16ms降低到1.97ms，降低了78%;而Ho3+的5I6能级荧光寿命只由原来的1.8ms降低到1.47ms,只降低18%。掺入Pr3+使得Ho3+在2.9μm波段荧光光谱更平滑，荧光峰更强,更有利于2.9μm激光输出。