2μm激光因其中心输出波长处于水分子的吸收峰和人眼安全谱带,同时处于大气主要成分的强吸收波段,因此被广泛应用于精密测量、环境监测、工业加工、激光医疗、激光雷达等领域。近年来,随着不同技术领域的发展需要,作为一种实现2μm激光输出的主要途径,Yb,Ho共掺固体激光器因其巨大的发展潜力而逐渐成为2μm固体激光研究领域的新热点。鉴于此,本文分别以Yb,Ho:LuV04、Yb,Ho:YV04和Yb,Ho:GdV04三种新型晶体为研究对象,从理论和实验两个方面对Yb,Ho共掺钒酸盐2微米激光器及其激光输出特性进行深入研究。首先,对三种晶体的吸收光谱和荧光光谱进行测试,计算了受激发射截面,明确了其在2μm波段存在较强吸收峰,预测了不同轴向切割晶体的最佳泵浦波长范围。从理论上阐述了 Yb,Ho共掺晶体的能级跃迁理论和激光产生机制,建立了端面泵浦连续Yb,Ho激光器的速率方程模型,在此基础上以Yb,Ho:LuV04晶体为例数值模拟了其激光输出特性。数值模拟结果表明,当激光器达到最大转换效率时,对应的最佳输出镜透过率在3%～5%之间,并且发现晶体长度与浓度乘积在30左右为最佳。同时,为确保激光晶体在谐振腔内工作安全,对Yb,Ho共掺激光晶体热效应理论进行了研究,为激光晶体制冷方式选择提供依据。其次,在理论研究基础之上,选定中心输出波长在980nm附近的二极管激光器作为泵浦源,确定了 Yb,Ho激光晶体参数、聚焦耦合参数和谐振腔参数并设计了合理的谐振腔结构,深入研究了 Yb,Ho共掺钒酸盐晶体的连续波模式激光输出性能。实验结果表明,Yb,Ho:LuV04激光器在输出镜透过率T=5%和谐振腔长L=65mm时,获得了 709mW的功率输出,为当前文献报道的最大值,相应的光光转换效率为12.94%,中心输出波长为2059.76nm;首次以Yb,Ho:GdV04和Yb,Ho:YVO4为激光工作介质,在输出镜透过率T=5%和谐振腔长L=55mm时,分别获得了 314mW和132mW的功率输出,相应的光光转换效率为5.73%和3.12%,其中心输出波长为2055.28nm和2054.88nm。上述几种连续波Yb,Ho共掺钒酸盐激光器可作为特种加工、环境监测和激光医疗领域的新型光源。最后,在连续波模式运转Yb,Ho共掺钒酸盐的实验研究基础上,以SESAM为可饱和吸收体开展了 Yb,Ho:LuV04晶体被动调Q模式激光输出研究。首次获得了 Yb,Ho共掺钒酸盐晶体被动调Q模式激光输出,平均输出功率为45mW,相应的光光转换效率为1.50%,激光器的输出波长为2044.42nm,最窄脉冲宽度为100ns,最高单脉冲能量为12.61nJ,最高峰值功率为58.5mW。该波长被动调Q激光器在激光雷达和遥感探测方面具有应用潜力。本论文研究获得了三种新型2μm波段的连续波模式运转激光器件,同时也获得了一种新型被动调Q模式运转激光器件,为精密测量、环境监测、工业加工等领域提供了新型高质量的2μm激光光源。