2 μm波段正交偏振固体激光器可以输出偏振态相互垂直的线偏振激光,且处于大气窗口和人眼安全波段,在激光雷达探测等领域有着重要的应用背景。尤其是单纵模正交偏振激光发射源,当两个互相垂直的线偏振模式进行开关切换时,延迟偏振开关动力学过程直接影响着系统的稳定工作状态。而且,正交偏振模式下输出脉冲的时间同步性和能量均衡性问题,亦是应用技术中关心的重要基础问题。本论文针对谐振泵浦Ho3+:LiLuF4(Ho:LLF)晶体2μm波段正交偏振固体激光器,理论研究单纵模正交偏振激光输出的延迟偏振开关动力学和正交偏振脉冲同步与交替输出特性。研究了偏振光泵浦单纵模Ho:LLF激光器在连续波运转下的延迟偏振开关特性。考虑激光晶体的光学各向异性,给出了半经典矢量激光动力学模型。分析了泵浦偏振阶跃式瞬时切换和渐变式切换下所引起的激光偏振开关的延迟动力学响应,讨论了系统参数对延迟时间的影响。在泵浦偏振渐变式切换中,发现激光偏振开关动力学存在严重的偏振模竞争作用。指出了光注入方法可以显著缩减偏振开关的延迟时间,同时有助于抑制甚至消除偏振开关过程中严重的偏振模竞争效应。研究了偏振光泵浦单纵模Ho:LLF激光器在Cr:ZnS被动调Q运转下的正交偏振脉冲输出特性。考虑激光腔的光学各向异性和晶体双折射作用,给出了半经典的调Q矢量激光动力学模型。在不同的泵浦偏振角度下,分析了两个垂直偏振方向上的脉冲输出特性,以及泵浦偏振角瞬时切换下的脉冲延迟开关特性。讨论了泵浦偏振切换发生在脉冲间隔内的不同时刻,可以诱发输出脉冲产生不同的现象和行为。在泵浦偏振渐变式切换操作下,发现了在脉冲延迟动力学过程中,两个正交偏振激光模式之间的耦合与模式竞争作用,为获得单纵模正交偏振激光脉冲的交替输出提供了物理机理。研究了Cr:ZnS被动调Q单纵模Ho:LLF激光器的正交偏振脉冲同步与交替输出特性。基于半经典调Q矢量激光动力学模型,针对两种不同切割方式的Cr:ZnS可饱和吸收体,考虑到晶体的晶轴与腔的本征轴之间的不同取向作用,讨论了两个正交偏振模脉冲输出的时间同步性和交替输出问题。采用特定取向切割的Cr:ZnS晶体,保持晶体的晶轴与腔的本征轴夹角为45°,当泵浦偏振角为45°或圆偏振光泵浦时,发现了正交偏振模式的脉冲序列可以产生时间同步输出。而泵浦偏振角在更一般的情况下,激光器的正交偏振脉冲序列普遍存在时间上的交替输出行为。讨论了正交偏振脉冲交替输出的能量比和时间间隔的调控方法,为实际应用提供可行方案。本论文研究结果为设计开发2 μm波段单纵模正交偏振脉冲激光发射源提供了物理基础和技术指导。