使用掺Tm,Ho晶体是获得2μm波段激光输出固体激光器的主要途径之一。该激光作为高相干的辐射光源,在下述方面得到重要应用:①激光雷达发射机。用这种雷达探测地面目标时分辨率可提到8-10倍。此外,2μm波段激光的大气传输特性好,保密性好,实现激光二极管（LD）泵浦可小型化,因此这种激光器在军事上有重要的应用前景。②医用手术刀。2μm波段激光的范围1. 87-2. 16μm,它覆盖了水分子和CO₂分子的吸收带,这使得2μm波段激光很容易被生物组织吸收,用它可作浅表性手术,不会伤及深层肌体。自从单块非平面环形腔的思想产生,二十多年来其理论逐渐完善,各种不同波段的非平面环形腔激光器也相继被研制成功。该激光器具有结构简单稳固、频率及功率噪声小、线宽窄、调节容易、效率及单频输出功率相对较高的优点。首先,本文对五种具有产生2μm激光输出能力的激光晶体的性能进行了分析,确定使用需要1.9μm激光泵浦的Ho:YAG晶体研制非平面环形腔激光器的方案是一个切实可行的最优方案;通过对非平面环形腔结构和准平面单块环形腔结构的综述以及半非平面环形腔结构对加工公差释放性能的分析,确定了使用半非平面环形腔作为本文研究的激光器的基本结构;其次,使用单块半非平面环形腔的偏振态匹配理论,通过计算顺时针、逆时针环行腔的r和p偏振方向的偏振损耗,确定可用的单块半非平面环形腔几何结构参数,作为激光器设计的初选;然后,使用激光光束传输矩阵理论对单块半非平面环形腔进行微扰稳定性和热扰稳定性的分析,最终完成激光器的结构设计;最后,完成激光器的加工并通过实验检验本激光器的性能指标。