由于Tm3+具有与商用二极管匹配良好的吸收峰以及交叉弛豫量子效率接近于2的特性，掺Tm3+固体激光器是近年来2μm激光器研究的重点方向之一。正交晶系畸变钙钛矿结构YAP晶体具有优异的热力学性能，热导率与常见的YAG晶体接近，并且具有能抑制激光运转过程产生的热致双折射效应以及输出偏振激光等优点。正硅酸盐LSO晶体因其独特的低对称性单斜晶体结构，Lu3+扭曲的低对称双格位特性，为掺杂离子提供较强的晶体场和配位场，有利于掺杂离子产生大的Stark能级分裂，在发展三能级系统激光器方面具有十分重要的潜在应用价值。　　 本论文以Tm∶YAP和Tm∶LSO作为研究对象，在总结了已有报道的基础上，开展了晶体生长、性能表征和激光实验等方面的工作，主要包括两个部分的内容：　　 1.Tm∶YAP晶体生长、光谱和激光性能研究。　　 采用提拉法成功生长了1at％、3at％、4at％、5at％及15at％浓度Tm∶YAP晶体，晶体均具有高光质量、无宏观缺陷。通过XRD、ICP测试手段，对晶体结构及分凝特性进行了分析，并通过激光脉冲法对晶体热导率进行了测试，结果显示Tm∶YAP晶体热导率随掺杂浓度增大而明显减小。　　 测试并分析了不同浓度Tm∶YAP晶体的吸收和荧光性质以及其温度依赖特性，高浓度掺杂晶体表现出荧光淬灭现象。不同浓度的偏振荧光光谱显示在1934nm5at％浓度E//a方向具有最大发射截面4.5×10-21cm2，并且具有宽且平坦的发射峰。　　 根据吸收光谱计算了Tm∶YAP晶体JO参数：Ω2=0.8×10-19cm2，Ω4=1.6×10-19 cm2，Ω6=1.1×10-19 cm2，均方根偏差1.51×10-22 cm2，并根据吸收与发射的交叠积分计算了Tm∶YAP中能量交叉弛豫参数CD-A=1.53×10-40cm6/s，能量交叉弛豫半径为6.2(A)，施主与施主离子能量转移参数CD-D=2.48×10-39cm6/s。　　 对3at％、4at％及5at％浓度Tm∶YAP晶体进行了激光性能的测试。其中4at％Tm∶YAP c向样品在泵浦功率为24W时，实现最优的激光输出，最大功率8.1W，最大斜效率达42％，激光输出波长为1.935μm。　　 2.Tm∶LSO晶体生长、光谱和激光性能研究。　　 采用提拉法首次成功生长了高光学质量的4at％Tm∶LSO晶体并对晶体结构及分凝特性、热导率进行了测试分析，4at％Tm∶LSO晶体热导率测试为5.93 W·m-1·K-1。　　 通过吸收和发射谱的测试得到Tm∶LSO在790nm吸收截面达3.39×10-21cm2，吸收峰半高宽13nm;1884nm处的发射截面峰值达5.5×10-21cm2，发射峰半高宽254nm，非常有利于实现宽调谐2μm激光的输出；并根据低温光谱测试分析了Tm∶LSO晶体能级结构，其基态能级劈裂1093.5cm-1，接近于四能级激光系统。通过JO计算得JO参数为：Ω2=4.6×10-19cm2，Ω4=1.9×10-19cm2，Ω6=1.1×10-19 cm2，3F4能级辐射寿命为2.7ms，3H4能级辐射寿命为0.32ms。　　 在77K低温条件下对4at％Tm∶LSO晶体进行了初步激光性能测试，获得了0.6W的1.99μm激光输出，显示Tm∶LSO晶体将是一种比较有潜力的2μm激光材料。