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相比于更短的波长，运转在波长为2-μm区域的激光系统为自由空间应用提供了独特的优点。这使得它们在激光雷达和大气遥感系统领域有很大的市场潜力。2-μm附近对水的有利的吸收峰也使得它们在医学领域很有用处，因为2-μm附近对水的吸收峰降低了2-μm激光对生物体组织的穿透深度（几百微米）。2-μm激光也可做为3-5μm中红外光学参量振荡器的泵浦源。用Tm3+掺杂的激光辐射已经在许多不同的基质晶体和玻璃光纤中实现。并且由于Tm3+具有宽的荧光光谱，使其具有较好的调谐性能。近年来，混合激光晶体吸引了许多人的研究兴趣，这是由于它们的无序结构使得它们具有长的荧光寿命和宽的辐射带宽。这种特性也有利于激光波长的调谐。因此，本论文的主要工作是对掺Tm的混合激光晶体Tm:（LuxY1-x）3Al5O12（Tm:LuYAG）激光器的连续运转和可调谐运转进行了研究，其中用到的调谐元件为体布拉格光栅（VolumeBraggGrating,简称VBG）。理论方面，首先分析了掺Tm激光器的运转机制，建立了准三能级的掺Tm系统的速率方程，分析了掺Tm系统的交叉弛豫，再吸收，上转换以及基态损耗对激光器性能的影响。接下来，介绍了本实验中的调谐元件体布拉格光栅（VBG），对研究体布拉格光栅的耦合波理论进行了介绍，从中可以得到衍射效率与光栅参数（比如光栅厚度，折射率调制等）的关系。并对体布拉格光栅的衍射理论进行了分析，给出了体布拉格光栅光谱选择性的表达式。并且对制作体布拉格光栅的优良材料光热折射（photo-thermo-refractive,简称PTR）玻璃以及在其中制作VBG的过程进行了介绍。实验方面，首先实现了混合晶体Tm:LuYAG激光器自由运转2μm连续激光输出，激光器采用半导体激光器泵浦，谐振腔采用两镜平凹腔型，获得最大输出功率～3W，最大斜率效率～33%。在实验过程中分析了影响自由运转激光器输出功率的因素，比如模式匹配，输出镜透过率等。之后，采用“V”字形折叠腔，把VBG做为激光器的一个端镜，得到连续激光输出，输出波长为1999.7nm，最大输出功率达到1.76W。最后，采用“Z”字形折叠腔，把VBG做为激光器的折叠腔的一个折叠镜，实现了掺Tm激光器的宽带可调谐运转，其调谐范围由1935.3nm到1994.6nm，约为60nm，并分析了可调谐功率在调谐范围里的变化原因。