在射频信号处理与谱分析方面，使用传统电学方法处理毫秒时间内带宽为数吉赫兹信号的能力已显得不足，特别是对于频率突变的射频信号，传统电学方法难以实现响应时间以及动态范围的要求。频谱烧孔技术利用烧孔晶体所具有的高达数十吉赫兹的非均匀展宽线宽作为信号处理带宽，利用几百千赫兹的均匀展宽线宽作为信号分辨率，可以有效地弥补传统电学处理射频信号方面的不足，因此对频谱烧孔的研究成为了当前的热点。本文对Tm³⁺:YAG晶体的频谱烧孔特性进行了理论和实验研究。具体包括：写激光光强对烧孔特性的动力学分析、温度对稳态烧孔特性的影响，读激光光强和啁啾率对烧孔特性的影响。本文的主要工作包括：1.基于已建立的Tm³⁺:YAG晶体频谱烧孔形成的理论模型，推导了频谱烧孔的孔深孔宽与写激光光强的动力学关系，仿真获取了烧孔孔深孔宽随着写激光光强、写激光照射时间的变化曲线，得到了写激光照射时间的增加与写激光光强的增加对烧孔的影响基本等效的结论。2.理论分析了掺杂稀土粒子晶体的温度对烧孔孔宽的影响，并在Tm³⁺:YAG晶体中得到了验证。基于温度对烧孔孔宽的影响以及Bloch方程，推导并仿真了温度对烧孔孔深的影响，得到了当温度处于3K以下时，烧孔孔深基本与温度无关，温度大于3K时，烧孔孔深随温度呈现指数函数趋势的下降的结论。该结论在Tm³⁺:YAG晶体中得到了验证。3.理论分析了读激光光强、啁啾率对烧孔特性的影响，仿真了不同读激光光强、啁啾率时的烧孔，得到了当啁啾率大于均匀展宽线宽平方时读出的烧孔会产生严重失真的结论，并利用恢复算法有效地恢复了失真；得到了烧孔孔深随读激光功率线性增的结论，并在Tm³⁺:YAG晶体中得到了验证。