研究基于稀土离子掺杂激光晶体的本征光学双稳态对实现全固态光开关和双稳波长切换等光学功能器件等方面具有重要的潜在应用价值。目前，探索和研究在新型稀土离子掺杂介质中产成光学双稳态的具体物理机理已经成为非线性光学领域的一个重要的研究方向。　　 本论文利用速率方程理论，研究基于Tm3+离子掺杂激光晶体的本征光学双稳态，包括单掺Tm3+，Tm3+/Ho3+双掺和Tm3+/Yb3+双掺等掺杂体系。分别建立了系统的速率方程模型，数值分析单掺Tm3+本征光学双稳动力学，以及Tm3+/Ho3+双掺和Tm3+/b3+双掺激光晶体的本征光学双稳态。研究结果表明：对于单掺Tm激光晶体，可以观察到双稳现象，改变系统参数可以获得显著的本征光学双稳态，并预言了红外与可见蓝光的发光转换现象；对于Tm3+/Ho3+双掺激光晶体，在一定条件下也会存在双稳态行为；对于Tm3+/Yb3+双掺激光晶体，存在明显的光学双稳行为，改变系统参数可以有效地增强本征光学双稳效应。讨论了掺杂离子浓度的优化，晶体基质的选取，以及双稳迟滞回线的动态调控。