到目前为止，2m激光器经历了近50年的发展，已经广泛应用于科学研究、医疗、***等领域。综上所述，目前2m激光主要通过以下方式实现：
1)掺Tm3固态激光器。掺Tm3固体激光器是2m波段**重要的固体激光器。Tm3离子在790nm附近的吸收与商用二极管的吸收匹配良好，2m波段激光输出对应3f4和3h6能级之间的跃迁，具有长荧光寿命的特点，由于Tm3离子的交叉弛豫，其量子效率接近200%，可以实现连续波高功率激光输出。Tm:YAG、Tm:LuAG、Tm:YAP、Tm:YLF/LuLF等。
2)掺Ho3固体激光器。掺Ho3固体激光器的2m波段激光输出对应Ho3的5i7-5i8stark能级跃迁，具有受激发射截面大(是Tm3的5倍以上)、激光上能级寿命长(有利于储能)、输出波长大于2m(更有利于中远红外非线性变频的应用)的特点，主要用于高峰值功率、高频脉冲激光输出。而掺Ho3激光晶体没有合适的LD泵浦源，激光输出往往是通过1.9m Tm3激光的共振泵浦实现的。 Tm:YAP晶体能量转移参数计算。四川质量好TmYAP
本章通过对1at%、3at%、4at%、5at%及15at%Tm:YAP晶体生长、结构、热力学性质、光谱性质及激光性能研究，得出主要结论如下：
1. 由于Tm3+半径小于Y3+，随Tm3+的掺杂浓度增大，Tm:YAP晶格常数减小，Tm3+在Tm:YAP晶体中分凝系数大于0.8。
2. Tm:YAP晶体热导率随掺杂浓度增大而明显减小，并且随温度升高减小，这一性质对Tm:YAP激光运转不利，在激光实验中需进行有效冷却。
3. 对于3at%Tm:YAP晶体的缺陷进行分析，认为该晶体颜色较深是由Fe离子存在造成。
4. 根据所测得的低温光谱，给出了Tm:YAP的能级结构。
5. 随掺杂浓度增加，Tm:YAP晶体吸收系数线性增加；荧光光谱上1.4mm对应3H4→3F4跃迁发射峰强度明显减弱，而1.9mm对应3F4→3H6跃迁发射峰强度先增大而后减小，15at%Tm:YAP*有微弱发射峰，说明随Tm3+浓度增加， 3H4+3H6→3F4+3F4交叉弛豫增强，当浓度增大到一定值时，Tm3+容易形成Tm3+团簇而出现浓度淬灭；3F4能级寿命随浓度增大呈先增大后减小趋势，15at%浓度寿命降低到0.88ms。 浙江TmYAP方法Tm:YAP晶体的吸收谱图。
我们对不同浓度Tm:YAP样品1.94mm处寿命进行了测试，归一化衰减曲线如图4-12所示，在1-5at%浓度范围内，衰减曲线无明显变化趋势，而15at%浓度衰减曲线下降明显变抖由于交叉弛豫作用，Tm3+ 3F4能级一般不为指数衰减，我们采用公式：对衰减曲线进行了拟合，拟合结果如表4-4所示。图4-13更清楚表示了Tm3+ 3F4能级寿命与浓度关系，在4at%浓度之**F4能级寿命总体趋势增加，而4at%浓度之后，3F4能级寿命迅速下降，这与前面荧光光谱的分析一致。
3)共掺Tm3和Ho3固态激光器。Ho3的5I7能级与Tm3的3F4能级相匹配，很容易实现它们之间的有效能量传递。利用ho3 敏化，高能脉冲激光可以实现2m焦耳以上的输出。但是，Tm3和Ho3之间容易发生上转换发光和反向能量转移，影响上能级粒子的聚集，降低激光效率。例如，HO:LULIF4激光器的比较高单脉冲能量可达1J，而其比较高斜率效率*为16.5%[21]。因此，开发Tm3和Ho3共掺固体激光器的关键是找到合适的激光基质来提高Tm3和Ho3之间的能量转移效率，从而提高激光输出效率。
综上所述，掺Tm3 /Ho3的LD泵(包括单掺Tm3和Ho3；双掺杂Tm3和Ho3)晶体具有结构紧凑、光束质量好、能满足雷达发射源线宽度和脉冲宽度等傅里叶变化极限要求等特点。它是实现高效率2m波段连续和调q脉冲激光输出的***方法之一，是目前中红外固体激光器研究领域的一个热点。 Tm:YAP晶体吸收及发射截面计算公式是多少？
..在不同温度下测得3F4能级衰减曲线，通过公式4-2拟合该能级寿命，.........................得到寿命的温度依赖曲线如图4-16。随温度升高，3F4能级寿命先增大后减小。我们认为其原因是在较低温度时，随温度升高，晶格振动增强，3H4+3H6→3F4+3F4交叉弛豫几率增大，使得Tm3+容易在3F4能级停留，3F4能级寿命增大；当温度超过一定范围继续升高时，3F4+3F4→3H4+3H6交叉弛豫几率相对增大并且Tm3+之间能量传递加快，使3F4能级寿命减小。Tm:YAP晶体能级结构图有吗？江苏生长TmYAP
测试了Tm:YAP晶体不同浓度不同方向热导率以及4at%Tm:LSO垂直生长方向热导率，为激光实验提供指导意义。四川质量好TmYAP
1. 随温度升高，Tm:YAP晶体吸收和发射峰逐渐展宽形成谱带；在吸收谱上峰位重心红移，而发射谱则重心蓝移，这是由离子能级热布居改变引起的；此外随温度升高3F4能级寿命先增大后减小。
2. 非偏振吸收谱a、c向样品在795nm处具有较大吸收截面，约为5.0×10-21cm2，在800nm处b向样品具有约3.6×10-21cm2吸收截面。
3. 5at%Tm:YAP各偏振方向发射截面中E//a方向在1934nm具有比较大发射截面4.5×10-21cm2，对该偏振方向增益截面进行了计算，结果显示，Tm:YAP晶体E//a方向具有宽且平缓的发射峰，以β=0.5为例，从1756nm至2150nm范围内增益截面均为正值，这说明Tm:YAP在2mm波段将具有宽调谐特性。增益截面峰值为1934nm，当β=0.5时，该峰值达到2.08×10-21cm2。 四川质量好TmYAP
