2μm波段高脉冲能量、高平均功率的调Q激光器在医疗手术、遥感探测、激光雷达和激光成像等领域有着重要的应用。调Q技术主要有两种,分别是主动调Q技术和被动调Q技术。与主动调Q技术相比,被动调Q技术有着构造简单,输出特性好等优点。本实验采用Cr²⁺:ZnSe晶体、高质量的MoS₂二维材料和MoO_3-x新型二维材料作为实验的饱和吸收体,从而提高了激光器的输出性能并且扩展了二维材料在作为光调制器件的应用范围。本文主要研究基于Cr²⁺:ZnSe晶体Ho:SSO被动调Q激光器、MoS₂和MoO_3-x材料的Tm:YAP被动调Q激光器在2μm波段的输出特性。本文首先通过动力学过程描述饱和吸收的调制机理,以及基于G.J.Spuhler理论模型分析了饱和吸收体的饱和损耗系数q₀（调制深度）对激光输出特性（脉宽和单脉冲能量）的影响,介绍了Ho:SSO和Tm:YAP晶体的物理特性,并分别对Ho³⁺和Tm³⁺的能级跃迁过程进行分析,最后采用Comsol软件对Tm:YAP晶体进行建模,仿真分析其注入泵浦功率和光斑的大小对晶体热分布影响。在实验上,首先研究基于声光晶体主动调Q的Tm,Ho:LuVO₄激光器输出特性,得到主动调Q激光器输出斜率效率为22.3%,最高的单脉冲能量为304μJ。之后研究Cr²⁺:ZnSe晶体做饱和吸收体的Ho:SSO被动调Q激光器输出特性,被动调Q激光器输出波长为2108.21nm,斜率效率为57.1%,此时得到最窄的脉冲宽度为103ns,最高的单脉冲能量为481μJ,与主动调Q激光器相比,被动调Q激光器能获得更大更强功率和能量的2μm脉冲激光输出,并且具有小型化的特点,有着更广阔的的应用空间。然后采用化学气相沉积法制备的高质量MoS₂二维材料和水热合成法制备出MoO_3-x新型二维材料进行2μm调Q激光实验,采用了原子力显微镜、扫描电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、光致发光光谱、线性和非线性吸收测量的表征方法,得到了材料的层数、组成成分、结构特征和光学性能等特性信息。最后搭建了直腔的Tm:YAP激光器,把两类二维材料插入进谐振腔内进行光学调制,得到了良好的激光输出特性,分别获得最高的单脉冲能量和峰值功率为19.5μJ和21.2W、获得高重复频率为137KHz和高光束质量（M_x²=1.04,M_y²=1.05）的2μm波段激光输出。验证了MoO_3-x新型二维材料应用在2μm波段固体激光器的可行性。