Tm3离子在790nm附近的吸收与商用二极管匹配良好，量子效率接近200%。掺Tm3激光器可用作Ho3激光器和中红外参量振荡器的泵浦源。掺tm3激光器是近年来2m激光器的重点研究方向之一，以掺Tm3激光晶体为工作物质的LDPSSL是目前掺Tm3激光器的主要发展方向之一
在吸收大约0.79米的泵浦光后，Tm3从基态3H6跃迁到3H4能级。当Tm3掺杂大于一定浓度时，因为3H4和3F4的能级接近3F4和3H6的能级，所以3H4能级的Tm3很容易与基态的Tm3转移能量，产生两个3F4能级的Tm3，3F4能级的Tm3跃迁到基态产生约2m的荧光，称为“一个”，然而， 由于Tm3激光器本身是一个三能级系统，工作物质的温度对系统的效率和阈值影响很大，所以工作物质具有相对较高的热导率，这是Tm3激光器设计的关键因素之一。 此外，提高Tm3激光器效率的有效途径之一是选择声子能量较高的衬底，以增加基态的斯塔克分裂，增强跃迁的振子强度，增加发射截面
3H4能级的Tm3除了把能量转移到基态外，还可能跳低到3H5和3F4能级，产生约2.3m和1.4m的荧光，并可能吸收另一个光子，借助声子跳高到1G4和1D2能级，从而影响3H4 3H62 3F4的能量交叉弛豫过程。由于上转换概率随着Tm3掺杂浓度的增加而增加，因此在Tm3激光晶体中选择合适的掺杂浓度是必要的
Tm:YAP晶体能级结构多少？河南TmYAP方法
通过已知的发射截面和吸收截面，可由下式对增益截面进行估算[76]：
(4-4)
该公式中，σg(λl)表示在某一激光波长λl处的增益截面，β表示处于激发态的粒子占总粒子的分数，σem(λl)和σabs(λl)则分别表示激光波长处的发射截面和吸收截面。
图4-21 5at%Tm:YAP晶体E//a方向增益截面
计算所得增益截面如图4-21，可见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TmYAP量大从优Tm:YAP晶体的吸收谱图。
用直拉法成功地生长了浓度分别为1at%、3at%、4at%、5at%和15at%的Tm:YAP晶体，这些晶体均具有较高的光学质量，无宏观缺陷。用XRD和ICP分析了晶体结构和偏析特征，用激光脉冲法测试了TM3360YAP晶体的热导率。结果表明，随着掺杂浓度的增加，TM3360YAP晶体的热导率***降低。
测试和分析了不同浓度的Tm:YAP晶体的吸收和荧光特性及其温度依赖性。高浓度掺杂晶体表现出荧光猝灭现象。不同浓度的偏振荧光光谱显示，在1934 nm，浓度为5%时，在E//a方向的比较大发射截面为4.510-21cm2，发射峰宽而平。
根据吸收光谱计算出Tm:YAP晶体的JO参数为： 2=0.8 10-19cm2， 4=1.6 10-19cm2， 6=1.1 10-19cm2，均方根偏差为1.5110-22 cm2。根据吸收和发射的重叠积分，计算了tm3360 yap中的能量交叉
测试了浓度为3at%、4at%和5at%的Tm:YAP晶体的激光性能。当泵浦功率为24W，最大功率为8.1W，比较大斜率效率为42%，激光输出波长为1.935米时，4at % Tm:YAP c向样品获得比较好激光输出。
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。 Tm:YAP晶体生长、光谱和激光性能研究。.
目前常用的基体材料有晶体、玻璃、陶瓷。晶体中的粒子(原子、分子、离子或原子团)呈周期性有序排列，而玻璃和陶瓷则具有短程有序和长程无序的非晶结构。这些结构上的差异导致了它们的性能差异。与玻璃和陶瓷相比，晶体通常具有更高的热导率和更大的机械强度。晶体中的掺杂离子受到有序晶体场的影响，其发射谱线均匀加宽，线宽更窄，增益更高，因此被***用作固体激光器的工作物质。常用的基质晶体有：氧化物晶体，如蓝宝石(Al2O3或刚玉)；混合氧化物晶体，如钇铝石榴石(Y3Al5O12:YAG)和铝酸钇(yal O3:yap)；硅酸盐晶体，如硅酸镥(Lu2SiO5:LSO)和硅酸钆(ga2s io 5:GSO)；钒酸盐，如钒酸盐(yvo 4)；另外还有氟化物晶体和混合氟化物晶体。Tm:YAP与纯YAP晶体具有相似的结构？湖南抛光TmYAP
Tm:YAP晶体能量转移参数计算。河南TmYAP方法
Tm:YAP
Tm:YAP晶体能量转移参数计算:
将WEE及多声子弛豫几率、辐射跃迁几率代入速率方程3-21，3-25求解（设泵浦源功率5W），并利用式3-26可得3F4→3H6与3H4→3F4跃迁强度比h，h与Tm3+掺杂浓度关系如图4-22，可见泵浦效率随浓度增加而增加。但事实上，随浓度增加，能量传递速率WEE的增加必将增大3F4+3F4→3H4+3H6能量反交叉弛豫几率，并且容易使能量在Tm3+间传递过程增长而发生浓度淬灭，因此将存在一个比较好化的掺杂浓度。............ 河南TmYAP方法
