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激光二极管抽运2μm波段固体激光器除了具有高效率、结构紧凑、长寿命、性能稳定、光束质量好等优点外，还具有良好的大气穿透性和人眼安全特性。因此，在军事、工业、医学和科研等领域得到了广泛应用。Tm:YAlO3(Tm:YAP)晶体作为2μm波段激光器的工作物质，具有掺杂浓度高、生长速度快、转换效率高、偏振激光输出、阈值低、荧光寿命长等优点，是具有应用潜力的新型固体激光材料。本论文主要对Tm:YAP晶体的激光特性进行研究。论文主要内容概括为：1.简单总结了Tm:YAP晶体的性质。介绍了SESAM，碳纳米管和石墨烯三类饱和吸收体。2.以单壁碳纳米管（SWCNT）为饱和吸收体，首次实现了LD泵浦Tm:YAP晶体的2μm波段被动调Q脉冲激光运转。采用简单的直腔，得到了稳定的2μm被动调Q激光输出，泵浦功率达到8.64 W时，最窄脉宽262 ns，最高重复频率26.91 kHz,最大平均输出功率为507 mW，相应的单脉冲能量18.8μJ。3.用碳纳米管作为饱和吸收体，首次得到LD泵浦Tm:YAP的调Q锁模运转。采用V型折叠腔时，得到100%调Q锁模运转时，最大平均输出功率和调Q包络下锁模脉冲的重复频率分别为780 mW，244.1MHz。4.以反射式单壁碳纳米管（RSWCNT）为饱和吸收体和反射式氧化石墨（reflection-type graphene oxide）为饱和吸收体，得到100%调Q锁模激光运转。以前者为吸收体，在泵浦功率为10.33 W时得到平均输出功率为432 mW，调Q包络下锁模脉冲的重复频率为158 MHz。以后者为吸收体，在泵浦功率为9.52 W时得到平均输出功率为464 mW，调Q包络下锁模脉冲的重复频率为156 MHz。5.以双壁碳纳米管（DWCNT）和氧化石墨（graphene oxide）为饱和吸收体，首次实现了LD泵浦Tm:YAP晶体的2μm波段连续锁模脉冲激光运转。在泵浦功率为8.64W时得到的平均输出功率和重复频率分别为375 mW、268 mW，72.26 MHz、71.78 MHz，脉宽大约在几十ps。