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2μm高功率固体激光器在许多重要的技术领域都有一系列的应用，比如外科医疗，激光雷达和中红外频率转换。在过去的20年里，Ho激光器已经成为了获得2μm波段激光输出的理想选择。本论文以新型的单掺Ho:SYSO晶体为激光工作物质，实验研究连续波及声光调Q运转LD泵浦单掺Ho:SYSO激光器，有望对后续的2μm波段激光器的研究进展起到参考作用，主要的研究工作有以下几个方面：
第一方面，介绍了2μm固体激光器的研究进展，比较掺Ho3+的不同基质材料的差异，介绍了各种掺杂Ho3+激光器的研究进展，并由此指出了硅酸盐对掺Ho3+的优异之处，介绍了2μm声光调Q激光器的研究进展。
第二方面，介绍了Ho:SYSO晶体的物理化学性质及光谱性质，用分光光度计和光谱仪分别测量了Ho:SYSO晶体的吸收光谱和发射光谱，接着根据吸收和发射光谱计算了受激吸收和发射截面，然后数值仿真了在不同粒子数反转比下的增益截面，这部分的工作可以为接下来泵浦源的选择和激光器的设计提供理论基础。分别建立了Ho:SYSO激光器连续和声光调Q运转下的速率方程，通过对其求解可以得到输出功率的表达式。同时，还分析了Ho:SYSO激光器的热效应。
第三方面，进行设计激光器，通过晶体的吸收光谱可以确定泵浦源的波长，并对泵浦源的光斑半径、光束质量进行了选取。接着介绍了谐振腔稳定性理论和谐振腔的类型，并对影响谐振腔稳定性的输出镜曲率半径和腔长进行了数值分析，从而确定最佳的输出镜曲率半径和最为合适的腔长。讨论了输出镜透过率对激光输出功率的影响，并介绍了激光器的散热系统。
第四方面，进行实验，在Ho:SYSO连续激光器中，当输出镜透过率为15%、吸收的泵浦功率为29.1W时，得到了最大输出功率为13.0W、波长为2097.9nm的连续激光输出，然后保持输出镜透过率为15%不变，进行了声光调Q实验，在重复频率为5kHz的情况下，得到了最大单脉冲能量为2.1mJ、最短脉宽为21ns的脉冲激光输出，经计算峰值功率为100kW。
第一方面，介绍了2μm固体激光器的研究进展，比较掺Ho3+的不同基质材料的差异，介绍了各种掺杂Ho3+激光器的研究进展，并由此指出了硅酸盐对掺Ho3+的优异之处，介绍了2μm声光调Q激光器的研究进展。
第二方面，介绍了Ho:SYSO晶体的物理化学性质及光谱性质，用分光光度计和光谱仪分别测量了Ho:SYSO晶体的吸收光谱和发射光谱，接着根据吸收和发射光谱计算了受激吸收和发射截面，然后数值仿真了在不同粒子数反转比下的增益截面，这部分的工作可以为接下来泵浦源的选择和激光器的设计提供理论基础。分别建立了Ho:SYSO激光器连续和声光调Q运转下的速率方程，通过对其求解可以得到输出功率的表达式。同时，还分析了Ho:SYSO激光器的热效应。
第三方面，进行设计激光器，通过晶体的吸收光谱可以确定泵浦源的波长，并对泵浦源的光斑半径、光束质量进行了选取。接着介绍了谐振腔稳定性理论和谐振腔的类型，并对影响谐振腔稳定性的输出镜曲率半径和腔长进行了数值分析，从而确定最佳的输出镜曲率半径和最为合适的腔长。讨论了输出镜透过率对激光输出功率的影响，并介绍了激光器的散热系统。
第四方面，进行实验，在Ho:SYSO连续激光器中，当输出镜透过率为15%、吸收的泵浦功率为29.1W时，得到了最大输出功率为13.0W、波长为2097.9nm的连续激光输出，然后保持输出镜透过率为15%不变，进行了声光调Q实验，在重复频率为5kHz的情况下，得到了最大单脉冲能量为2.1mJ、最短脉宽为21ns的脉冲激光输出，经计算峰值功率为100kW。