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2μm波段是大气传输的窗口,同时还是人眼的安全波段,特别是这个波段覆盖着很多分子的吸收峰(如H2O、CO2、NO2等)。由于这些特殊性质,发射波长在2μm的激光被广泛地应用到激光通信、医疗领域、大气污染监测等科学技术领域中。近看来,随着各个应用技术领域需求的发展,不断探索常温运行的新型单掺Ho激光器极具现实意义。本论文以新型单掺Ho:SYSO混合晶体为研究对象,从以下几个方面开展了新型Ho:SYSO混合晶体2μm激光特性的研究工作。首先,运用Mc Cumber和Judd-Ofelt理论研究了Ho:SYSO晶体的光谱特性。在室温下测量的Ho:SYSO晶体的吸收光谱,计算出了晶体的有效发射截面,进而计算出晶体能级寿命。最后通过发射截面和吸收截面计算出晶体的增益截面,并与相同掺杂浓度的Ho:SSO晶体进行对比分析。结果表明,Ho:SYSO晶体的最强吸收峰位于1943nm处,受激吸收截面为1.24×10-20 cm2,其最强发射峰位于2036nm处,受激发射截面为2.13×10-20cm2,峰值半高宽为114nm。5I7能级寿命为1.9ms。在理论上,根据单掺Ho激光器的准二能级速率方程模型,分析了饱和反转粒子数、阈值反转粒子数与温度之间的关系,还分析了输出镜透过率等参数对输出功率的影响。通过建立晶体的热传导方程,求解出运转过程中晶体的温度分布,同时计算出晶体的热透镜与泵浦功率的关系。结果表明,在常温下工作时热焦距ft h>150mm;泵浦功率为15W时,晶体内最大温差(35)T=16°C。在实验上,研究了不同透过率对Ho:SYSO激光器输出功率和输出光谱的影响。此外,还研究了谐振腔长度,晶体工作温度对激光输出的影响。在晶体工作温度为283K,输出耦合透过率为11.7%,泵浦功率为12.8W时,获得了输出波长在2108.5nm附近的激光输出。激光器最大输出功率为1.88W,相应的斜效率为14.1%,光束质量为1.05。