相干多普勒激光测风雷达作为最具潜力和发展前景的大气风场主动探测手段已经成为各国学者研究的热点课题。凭借人眼安全、对气溶胶粒子反射系数大和大气传输特性优异等特性，2μm注入锁频固体激光器目前已经成为相干多普勒激光测风雷达的首选光源。鉴于此，本文在理论和实验两个方面开展了单掺Ho注入锁频激光器的研究，以期能够为2μm注入锁频激光器的发展做出一定的贡献。首先，本文详细地介绍了不同运转机制2μm固体激光器和2μm注入锁频激光器的研究概况，分析了各种运转机制2μm波段注入锁频激光器的优缺点，指出了单掺Ho注入锁频激光器的优势以及开展2μm单掺Ho注入锁频激光器研究的意义。以单掺Ho激光晶体产生2μm波段激光跃迁机理为基础建立了连续及调Q运转单掺Ho激光器速率方程模型。利用此模型，以单掺Ho:YAG激光器为例，讨论了谐振腔损耗、输出镜透过率、激光晶体工作温度以及泵浦光斑大小等因素对激光器输出特性的影响。利用调Q运转速率方程模型对激光器能量提取效率以及激光输出脉冲宽度进行了研究，并分析了影响能量提取效率和激光脉冲宽度的主要因素。以光与物质相互作用经典理论为基础讨论了注入种子光对激光器谐振腔内初始光场分布的影响。通过数值模拟分析了种子光频率失谐量对注入锁频激光器的影响，并讨论了注入锁频激光器频率失谐量与最小注入功率之间的关系，分析了种子光模式与从激光器腔模的匹配问题。依据注入锁频激光器对其各组成部分的不同要求，分别对单掺Ho注入锁频激光器的主激光器、从激光器以及注入耦合系统进行分析和设计。对F-P标准具法实现2μm单纵模激光输出进行了理论分析，并设计了适用于单掺Ho注入锁频激光器的平-凹直线腔结构双F-P标准具主激光器。介绍了环形腔从激光器的一般设计方法，并结合单掺Ho激光晶体特性设计了适用于从激光器的六镜非对称环形谐振腔。在以上研究工作的基础上，进行了Ho:YAG注入锁频激光器的实验研究。在实验上研究并分析了Tm,Ho:YAG双F-P标准具单纵模主激光器的输出特性，获得了84mW的单纵模2090.8nm激光输出，满足了单掺Ho:YAG注入锁频激光器对主激光器的要求。研究并分析了连续运转及调Q运转模式下非对称六镜环形腔Ho:YAG从激光器的输出特性。将单纵模种子光注入到Ho:YAG从激光器中，最终在激光器重复频率100Hz时获得了单脉冲能量7.6mJ、脉冲宽度132ns的注入锁频激光输出。最后，针对单掺Ho:YAG注入锁频激光器中主激光器输出的单纵模激光经过注入耦合系统后损失严重的问题，提出了利用可直接获得线偏振激光输出的YAP晶体替换YAG晶体实现种子注入锁频的技术方案，并开展了Ho:YAP激光器种子注入锁定实验研究。Tm,Ho:YAP主激光器输出的单纵模种子光注入到Ho:YAP从激光器后获得了激光重复频率100Hz、单脉冲能量8mJ、脉冲宽度151ns的注入锁频激光输出。