與氣體(ti)激光器(qi)相(xiang)比(bi)，半導體泵(beng)浦固體激光器(qi)具(ju)有(you)體(ti)積小(xiao)、重量(liang)輕、供(gong)電(dian)簡單、結構緊(jin)湊(cou)、便(bian)於(yu)攜帶(dai)、便於(yu)維(wei)護和操(cao)作等(deng)優點(dian)。現(xian)在(zai)已(yi)用作手術治(zhi)療(liao)、肌肉組(zu)織焊(han)接、牙科(ke)治療、光鎮痛和光針(zhen)灸等(deng)領(ling)域。2μm波段恰(qia)恰(qia)處於(yu)水(shui)分(fen)子的(de)吸收(shou)峰，輸(shu)出波長為(wei)2μm的固體激光器(qi)是激光手術的(de)最(zui)佳(jia)波長。與(yu)通常(chang)的Nd:YAG激光(1.064μm)相(xiang)比(bi)，人體(ti)對2μm激光的(de)吸收(shou)效(xiao)果(guo)更好(hao)，激光切(qie)割能(neng)力大(da)大(da)提(ti)高(gao)，尤其(qi)對敏(min)感組織，如(ru)肝、胃、結(jie)腸(chang)等軟(ruan)組織的(de)燒蝕(shi)利(li)切割效(xiao)果(guo)更加(jia)理(li)想。此(ci)外(wai)石英光纖(xian)還可以(yi)傳播2μm激光，這使(shi)得(de)激光傳導更加(jia)容(rong)易(yi)。目前(qian)半導體激光器(qi)泵(beng)浦的(de)Ho∶YLF 2.12μm激光器(qi)已做成(cheng)結(jie)構緊(jin)湊(cou)、維(wei)護容(rong)易(yi)、便攜式(shi)的醫(yi)用(yong)器(qi)械。雖然(ran)2μm激光器(qi)有(you)著(zhe)如(ru)此(ci)廣泛(fan)而重要的(de)應用前(qian)景，並且(qie)在(zai)相(xiang)應領域已經(jing)得(de)到(dao)了大(da)範圍(wei)的(de)應用，但是對(dui)於(yu)二極(ji)管(guan)泵(beng)浦2μm固體激光器(qi)深(shen)入(ru)的(de)研究並不(bu)是(shi)伴(ban)隨(sui)著(zhe)激光器(qi)的產生而開始的(de)，其(qi)間經(jing)歷了漫(man)長的(de)過程(cheng)。

　　2、國外(wai)2μm波段固體激光材(cai)料(liao)及(ji)激光器(qi)的發展(zhan)狀(zhuang)況(kuang)

　　（1）Ho:YAG激光器(qi)

　　1965年(nian)Bell實驗(yan)室(shi)Johnson等(deng)人首先(xian)報道(dao)了(le)Ho:YAG在(zai)液氮(dan)溫(wen)度(du)下(xia)實現(xian)振(zhen)蕩，使(shi)用(yong)的(de)晶(jing)體用(yong)熔(rong)鹽(yan)法生長，晶(jing)體長度(du)25mm，輸(shu)出三(san)種不(bu)同的激光波長。輸(shu)出波長2.0975μm時(shi)，脈沖(chong)閾值(zhi)為(wei)44J；輸(shu)出波長2.0914μm時(shi)，脈沖(chong)閾值(zhi)為(wei)1760J；輸(shu)出波長2.1223μm時(shi)，脈沖(chong)閾值(zhi)為(wei)410J。高閾(yu)值(zhi)限(xian)制(zhi)了(le)Ho:YAG的(de)應用。

　　（2）Er,Tm,Ho:YAG激光器(qi)

　　Ho:YAG激光器(qi)泵(beng)浦效(xiao)率(lv)低是(shi)由(you)於(yu)Ho3+在(zai)YAG中(zhong)只有(you)幾(ji)條(tiao)弱(ruo)吸(xi)收(shou)線(xian)。為(wei)了增加對(dui)燈(deng)泵(beng)能(neng)量(liang)的吸收(shou)，1966年(nian)Johnson等(deng)人采(cai)用Er3+和Tm3+來敏(min)化(hua)Ho3+，由(you)於(yu)它(ta)們(men)吸收(shou)和傳遞泵(beng)浦能(neng)量(liang)，液氮(dan)溫(wen)度(du)下(xia)得(de)到(dao)了5％的閃(shan)光燈(deng)泵(beng)浦效(xiao)率(lv)和15W的連(lian)續(xu)激光輸(shu)出。1975年(nian)，Beck等(deng)人報(bao)道(dao)了(le)直(zhi)徑4mm，長度(du)70mm的(de)晶(jing)體在(zai)液氮(dan)溫(wen)度(du)下(xia)連續輸(shu)出50W，斜(xie)率(lv)效(xiao)率(lv)6.5％，使(shi)用(yong)鎢鹵(lu)素燈(deng)作泵(beng)浦源。1981年(nian)Barnes等(deng)人在(zai)液氮(dan)溫(wen)度(du)下(xia)實現(xian)了(le)脈(mai)沖(chong)激光振(zhen)蕩和放大(da)，TEM00模輸(shu)出112mJ，斜(xie)率(lv)效(xiao)率(lv)1.2％，放大(da)輸(shu)出235mJ。晶(jing)體直(zhi)徑4mm，長度(du)56mm，晶(jing)體中(zhong)Ho3+、Tm3+、Er3+和Y3+分(fen)別占(zhan)0.021、0.037、0.616和0.326。

　　（3）Tm,Ho:YAG激光器(qi)

　　1987年(nian)Fan等(deng)人報(bao)道(dao)了(le)用(yong)波長為(wei)781.5二極(ji)管(guan)激光器(qi)泵(beng)浦Tm,Ho:YAG獲(huo)得(de)室(shi)溫(wen)連續(xu)輸(shu)出，閾(yu)值4.4mW，斜(xie)率(lv)效(xiao)率(lv)19％，輸(shu)出波長2.074μm [5]。1990年(nian)Stoneman等(deng)人實現(xian)了(le)Tm,Ho:YAG在(zai)2.09～2.12範(fan)圍(wei)連(lian)續可調諧激光輸(shu)出。晶(jing)體用(yong)引上法(fa)生長，Tm3+和Ho3+的含(han)量(liang)分(fen)別為(wei)8.3×1020cm-3和6.9×1019cm-3。

　　（4）Cr,Tm,Ho:YSGG激光器(qi)

　　1986年(nian)Alpatev研(yan)制出Cr,Tm,Ho:YSGG（釔鈧(kang)石榴(liu)石）激光晶(jing)體，並(bing)獲(huo)得(de)室(shi)溫(wen)燈泵(beng)浦脈(mai)沖(chong)輸(shu)出能(neng)量(liang)7.4J,斜(xie)率(lv)效(xiao)率(lv)3.1％，輸(shu)出波長2.088μm，並(bing)於(yu)1988年(nian)實現(xian)開(kai)關(guan)運(yun)行。其(qi)中晶(jing)體直(zhi)徑4mm，長度(du)76mm，晶(jing)體中(zhong)Cr3+、Tm3+、Ho3+的(de)含(han)量(liang)分(fen)別為(wei)2.5×1020cm-3、8×1020cm-3、5×1019cm-3。在(zai)室(shi)溫(wen)下獲(huo)得(de)80mJ的電光調輸(shu)出，此(ci)時(shi)的泵(beng)浦輸(shu)入(ru)為(wei)125J，調閾(yu)值(zhi)為(wei)60J。在(zai)轉(zhuan)鏡調時(shi)，獲(huo)得(de)280mJ的多峰(feng)光(guang)脈沖(chong)，500的總(zong)寬(kuan)度(du)，脈(mai)沖(chong)中含(han)5～6個(ge)峰(feng)，峰(feng)-峰間隔(ge)2μm，每(mei)個峰半(ban)寬(kuan)度(du)為(wei)40～50。

　　5）Cr,Tm,Ho:YAG激光器(qi)

　　1988年(nian)ST Systems公(gong)司(si)的Mark E.Storm 采(cai)用單橢(tuo)圓(yuan)腔(qiang),Cr3+、Tm3+、Ho3+濃(nong)度(du)分(fen)別為(wei)2.7at%、5.8at%、0.36at%。晶(jing)體直(zhi)徑5mm，長度(du)53mm。閃(shan)光燈(deng)內徑4mm，閃(shan)光燈(deng)弧長50mm，閃(shan)光燈(deng)脈寬(kuan)600us，全(quan)反(fan)鏡曲率(lv)半徑10m，輸(shu)出鏡(jing)透過(guo)率(lv)85％。在(zai)溫(wen)度(du)295K時(shi)，激光閾(yu)值25J,斜(xie)率(lv)效(xiao)率(lv)2.3％。

　　1989年(nian)美(mei)國海軍研究實驗(yan)室(shi)的(de)G.J.Quarles等人采(cai)用67mm鍍(du)銀(yin)橢(tuo)圓(yuan)腔(qiang)和69mm漫(man)反(fan)射腔(qiang)，晶(jing)體直(zhi)徑5mm，長度(du)76.2mm，Cr3+、Tm3+、Ho3+濃(nong)度(du)分(fen)別為(wei)7.7×1019cm-3、8.0×1020cm-3、5.0×1019cm-3,氙燈(deng)充(chong)氣(qi)壓630Torr，閃(shan)光燈(deng)內徑4mm，閃(shan)光燈(deng)弧長63.5mm，閃(shan)光燈(deng)脈寬(kuan)540us，諧振(zhen)腔(qiang)長度(du)為(wei)300mm，全反(fan)鏡曲率(lv)半徑為(wei)1m，輸(shu)出鏡(jing)透過(guo)率(lv)小(xiao)於(yu)75％，輸(shu)出波長為(wei)2.097μm。使(shi)用(yong)漫(man)反(fan)腔(qiang)得(de)到(dao)了4.7％斜(xie)效(xiao)率(lv)，閾值(zhi)70J。使(shi)用(yong)鍍(du)銀(yin)腔(qiang)得(de)到(dao)了5.1％斜(xie)效(xiao)率(lv)，閾值(zhi)38J[8]。同時(shi)從(cong)理(li)論和實驗(yan)上證明了(le)YAG是(shi)Cr,Tm,Ho:YAG最好(hao)基(ji)質(zhi),Cr3+→Tm3+能(neng)量(liang)傳遞效(xiao)率(lv)YAG高於(yu)YSAG和YSGG。

　　1990年(nian)T.Becker等(deng)人報(bao)道(dao)了(le)Cr,Tm,Ho:YAG激光器(qi)重頻(pin)30Hz時(shi)的輸(shu)出特(te)性(xing)。Cr3+、Tm3+、Ho3+濃(nong)度(du)分(fen)別為(wei)2at%、5at%和0.5at%。晶(jing)體直(zhi)徑分(fen)別為(wei)2.8mm、4mm和5mm，晶(jing)體長度(du)為(wei)56mm，諧振(zhen)腔(qiang)腔(qiang)長300mm，全(quan)反(fan)鏡半徑1m，輸(shu)出鏡(jing)透過(guo)率(lv)15％。閃(shan)光燈(deng)內徑為(wei)4mm，弧長76mm，放(fang)電脈寬(kuan)500μm。在(zai)20oC時(shi)，直徑2.8mm晶(jing)體的(de)效(xiao)率(lv)比(bi)其(qi)它(ta)兩(liang)種高，在(zai)重頻(pin)21Hz時(shi)，斜(xie)效(xiao)率(lv)1.6％，同時(shi)獲(huo)得(de)了6.5W的輸(shu)出；在(zai)重頻(pin)30Hz時(shi)，得(de)到(dao)2W輸(shu)出。

　　1991年(nian)美(mei)國海軍研究實驗(yan)室(shi)采(cai)用單橢(tuo)圓(yuan)鍍(du)銀(yin)腔(qiang)，晶(jing)體直(zhi)徑5mm，長度(du)67mm，Cr3+、Tm3+、Ho3+濃(nong)度(du)分(fen)別為(wei)0.8at%、6.0at%、0.4at%,氙燈(deng)充(chong)氣(qi)壓450Torr，閃(shan)光燈(deng)內徑5mm，閃(shan)光燈(deng)弧長63mm，閃(shan)光燈(deng)脈寬(kuan)290μs，諧振(zhen)腔(qiang)長度(du)為(wei)290mm，全反(fan)鏡曲率(lv)半徑為(wei)0.5m，輸(shu)出鏡(jing)透過(guo)率(lv)20％,水溫(wen)20oC，重頻(pin)1Hz時(shi)，得(de)到(dao)最佳(jia)斜(xie)率(lv)效(xiao)率(lv)。同時(shi)，研究(jiu)了(le)調的特(te)性(xing)，發現(xian)開(kai)關(guan)的Cr,Tm,Ho:YAG效(xiao)率(lv)幾(ji)乎比(bi)長脈(mai)沖(chong)Cr,Tm,Ho:YAG低壹(yi)個數(shu)量(liang)級，得(de)到(dao)了2.121μm增益系數(shu)為(wei)0.07cm-1,估計(ji)調(tiao)在(zai)2.121μm的(de)增益系數(shu)為(wei)0.02～0.07cm-1。

　　1994年(nian)W.Zendzian等(deng)人報(bao)道(dao)了(le)閃(shan)光燈(deng)泵(beng)浦的(de)Cr,Tm,Ho:YAG激光器(qi)。註入能(neng)量(liang)110J時(shi)，得(de)到(dao)了17W的輸(shu)出，斜(xie)效(xiao)率(lv)為(wei)2％，同時(shi)從(cong)理(li)論和實驗(yan)上驗(yan)證了熱(re)焦距(ju)對(dui)M2參數(shu)的(de)影響(xiang)。