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2μm波段激光具有大气传输特性好、穿透能力强、保密性好，对人眼安全等优点，在军事、医疗和环境监测等领域具有广泛的应用前景。作为2μm波段激光器的工作物质，Tm：BaY2F8和Tm，Ho：BaY2F8晶体具有熔点低、透光波段范围宽、声子能量低等优点，是2μm波段激光器工作物质的首选之一。 采用中频感应提拉法，生长Tm：BaY2F8和Tm，Ho：BaY2F8激光晶体。通过X射线衍射、差热-热重、热膨胀、吸收及荧光光谱等测试手段，系统研究晶体的结构及光谱性能。实现激光二极管(LD)泵浦Tm：BaY2F8和Tm，Ho：BaY2F8晶体的激光输出。研究内容和主要成果如下： 1.针对氟化物原料易吸潮，且在一定温度下容易发生反应的问题，采用高温氟化法，对氟化物原料进行氟化及脱水处理，为获得优质氟化物激光晶体奠定基础。 2.理论分析晶体生长过程中的温度分布规律、热传输与固液界面的形状和对流等情况，为调整和完善晶体生长工艺提供理论基础。 3.设计合理的温场，选择最佳的工艺参数，在5N氩气气氛下，采用中频感应提拉法生长出Tm：BaY2F8和Tm，Ho：BaY2F8激光晶体。 4.采用X射线衍射、红外光谱等测试手段，研究Tm：BaY2F8和Tm，Ho：BaY2F8晶体的物相结构。 5.测定室温下不同Tm3+掺杂浓度Tm：BaY2F8晶体的吸收光谱，该晶体在790nm附近有较强的吸收峰，对应于3H6-3H4能级跃迁，随着Tm3+掺杂浓度的增加，吸收强度明显增强。最强吸收峰位于790.8nm，吸收截面为10.17×10-21cm2。研究室温下Tm，Ho：BaY2F8晶体的吸收光谱，晶体在784.4nm有很强的吸收峰，吸收截面为7.44×10-21cm2。 6.根据J-O理论计算10at.％Tm3+在Tm：BaY2F8晶体中的光谱参数。其中唯象强度参数为：Ω2=1.33×10-20cm2，Ω4=2.06×10-20cm2，Ω6=0.82×10-20cm2。根据计算得到的光谱参数，预测Tm：BaY2F8晶体的激光输出特性。 7.研究室温下Tm：BaY2F8激光晶体的荧光光谱，其中心波长位于1.88μm，荧光寿命8.7ms，受激发射截面2.13×10-21cm2。考虑到Tm3+浓度淬灭效应，确定Tm3+的最佳掺杂浓度应低于10at.％。测定Tm，Ho：BaY2F8晶体的荧光光谱，其中心波长位于2.06μm，半高宽38.4nm，荧光寿命10.1ms，受激发射截面4.96×10-21cm2。 8.研究790nm GaAlAs LD泵浦下，不同Tm3+掺杂浓度(1at.％，3at.％，5at.％，10at.％，15at.％)Tm：BaY2F8晶体的激光性能，其中10at.％Tm：BaY2F8晶体获得最大的输出功率200.5mW，激光阈值78mW，斜效率23.5％，光-光转换效率20.6％。 9.对尺寸为8.6mm×5.2mm×3.4mm的Tm，Ho：BaY2F8晶体样品进行激光性能测试。在790nm GaAlAs LD泵浦下，当泵浦功率1.35W时，阈值功率94mW，获得输出功率为386mW的2μm激光输出，光-光转化效率28.6％，斜效率30％。实验结果表明，该晶体具有优良的储能特性和较高的激光转换效率。