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由于在大气传输和对人眼安全的特性，2μm激光被认为是应用于医疗和人眼安全探测系统的理想光源，包括医用手术、激光测距、激光差分仪、相干多普勒测风雷达等。这些促使研究人员更多的探索研究品质高、光学性能及热学性能好的晶体材料，以获得更高效率和功率的激光输出。
Tm3+具有与商用二极管匹配良好的吸收峰以及交叉弛豫量子效率接近于2的特性，掺Tm3+固体激光器是近年来2μm激光器研究的重点方向之一。而Tm，Ho离子掺杂晶体以获得2μm激光的研究也越来越受到研究人员的青睐，Tm，Ho离子发光分别是基于3H4→3H5和5I7→5I8能级间的跃迁。研究表明，Ho3+5I7→5I8能级间跃迁的增益(吸收截面×寿命)比Tm3+3H4→3H5能级间跃迁的增益大的多，但是Ho3+不具有与激光二极管泵浦原相匹配的吸收带，而Tm的吸收带则刚好和激光二极管相匹配，这导致研究人员将研究方向转向Tm，Ho离子共掺。室温下Tm，Ho离子共掺晶体获得2μm激光输出是基于Ho3+5I7→5I8能级间跃迁，Tm敏化离子能够有效的给Ho亚稳态提供泵浦能量。
本文以Tm:LiYF4、Tm: LiLuF4及Tm，Ho: LiLuF4作为研究对象.简要介绍了2μm波段激光晶体的历史背景、国内外发展现状及以后的发展趋势，并开展了以下两个方面的研究工作：
1、Tm:LiYF4、Tm: LiLuF4晶体的生长、光谱及激光性能研究。
采用提拉法成功生长了Tm(2at％)：LiYF4、Tm(2at％)：LiLuF4晶体。晶体透明、完整不开裂、内部无包裹物、散射少。通过XRD对Tm:LiYF4、Tm: LiLuF4晶体进行了结构分析。
测试并分析了Tm:LiYF4、Tm: LiLuF4晶体的吸收光谱和荧光光谱，Tm:LiLuF4晶体的吸收系数比Tm:LiYF4晶体高。通过吸收光谱研究了Tm离子的能级结构、计算了Tm离子对不同波长的吸收系数和吸收截面。
根据吸收光谱，通过J-O理论计算了Tm离子在LiYF4、LiLuF4晶体光谱线强度参数、两个能级间的跃迁几率、跃迁截面辐射寿命、荧光强度、荧光分支比、量子效率等参数。
对Tm(2at％)：L1YF4、Tm(2at％)：LiLuF4晶体进行了激光实验，并比较了两者的激光性能。
2、Tm，Ho: LiLuF4生长、光谱和激光性能研究
采用提拉法成功生长了Tm(5％)，Ho(0.5％)：LiLuF4晶体。通过XRD和ICP等测试手段，对Tm(5％)，Ho(0.5％)：LiLuF4晶体的物相结构和分凝特性进行了分析。测试并分析了Tm(5％)，Ho(0.5％)：LiLuF4晶体的吸收光谱和荧光光谱，研究了Tm，Ho共掺的发光机制。测试了Tm(5％)，Ho(0.5％)：LiLuF4晶体的激光性能。