高功率全固态2μm激光在医疗、遥感及科研等领域有重要的应用价值。利用LD泵浦冷却至低温的Tm：YAG晶体获得百瓦级2μm波段激光已经得以实现。然而晶体的低温冷却会带来种种问题，影响激光器的安全性、稳定性和经济性，不利于高功率2μm激光器的推广应用。因而实现常温运转的高功率全固态2μm激光输出成为目前全固态2μm激光技术研究的热点之一。Tm：YAG激光为准三能级激光系统，存在交叉弛豫及重吸收等复杂的跃迁过程，且受激发射截面较小，常温下激光输出阈值高，这成为常温运转高功率全固态2μm Tm：YAG激光器的研究难点。本文针对这些困难开展了相关研究，重点解决了。Tm：YAG晶体掺杂浓度优化及实现对常温冷却的Tm：YAG激光晶体的高强度LD泵浦等一系列问题，研究发展了利用多个高强度泵浦高效冷却侧泵Tm：YAG激光模块串接的方式实现常温环境下高功率全固态2μm激光输出的关键技术，获得了以下创新性成果：　　 ⑴对高强度侧而泵浦高效冷却的2μm Tm：YAG激光模块关键技术进行了研究。与他人合作，结合理论计算分析，主要从Tm：YAG激光晶体棒设计、五向对称高强度泵浦结构设计及水冷运转高效热管理结构三个方面入手，研制了结构紧凑的LD侧泵2μm Tm：YAG激光模块--Ⅰ型模块，获得了最大66W的单模块短腔输出功率，光.光转换效率为～11.6％。通过对Ⅰ型模块进行改进，研制了Ⅱ型模块，获得了～70W单模块短腔输出功率，降低了激光阈值，光-光转换效率提高至～15.2％。进一步研制了大功率LD侧面泵浦2μmTm：YAG激光模块--Ⅲ型模块，获得了单模块短腔激光输出功率～170W，光-光转换效率超过20％。　　 ⑵研究了常温运转高功率全固态连续波2μm激光器关键技术。利用Ⅰ型模块，结合腔型优化设计，研制了三模块串接高功率全固态连续波2μm Tm：YAG激光器，在8℃水冷条件下，获得了2.02μm连续波激光输出最大功率超过200W。光.光转换效率为～11.2％，相应的斜效率为～22.8％。该项结果在当时同类LD泵浦全固态连续波2μm Tm：YAG激光中属国际最高水平。利用Ⅲ型模块，研制了双模块串接8℃水冷高功率全固态连续波2μm Tm：YAG激光器，获得了最大305.9W的2.06μm连续波激光输出，进一步提高了连续波全固态Tm：YAG激光输出水平。激光器最大功率时的光-光转换效率为～19.2％，斜效率为～25.9％。　　 ⑶研究了常温运转高功率全固态准连续波2μm激光器关键技术。利用Ⅱ型模块研制了三模块串接8℃水冷高功率全固态调Q2μm Tm：YAG激光器，获得了平均功率171.4 W的2.02μm调Q激光输出，该指标为国际同类型准连续波全固态Tm：YAG激光器最高水平。激光重复频率10kHz，脉冲宽度～1μs，光-光转换效率为13.3％，斜效率为18.9％。　　 ⑷研制了常温水冷高功率2μm激光医疗工程化样机。在实现常温环境运转高功率全固态连续波2μm激光输出的基础上，与外单位合作，研制了16℃常温水冷百瓦级2μm激光医疗工程化样机。样机最大激光输出功率为120W，在维持100W激光输出时，其连续运行4小时的功率不稳定性小于0.6％。样机结构紧凑，操作简单，功能实用，性能可靠，通过了国家质检单位的多项检验，并在合作医院完成了动物试验，目前已进入临床实验阶段。该百瓦级2μm激光医疗样机是实现常温运转高功率2μm激光器推广应用的一次成功的初步尝试。