激光雷达发射机。人眼安全的2m波段激光器可以代替Nd:YAG和CO2激光器用于全固体脉冲相干雷达、测量大气风速和探测大气气溶胶流。调q 2m激光器还可以用于高度测量、地形测量、测距等。该雷达发射机的分辨率可提高8-10倍，在***和环境监测中具有重要的应用前景。
(3)中红外3 ~ 5 m光学参量振荡器泵浦源。2m激光是定向红外干扰源的比较好泵浦源之一——中红外3 ~ 5微米光学参量振荡器。 如何才能提高Tm:YAP晶体的激光输出效率及输出能量？上海TmYAP
基于以上重要的应用价值，2m激光一直是激光发展的重要方向之一。早在1962年，Johnson L F团队就报道了掺Ho3和掺TM3的2M带的激光输出是在钨酸钙(CaWO4)晶体中中实现的[9]。然后，该小组从理论上研究了钼酸钙(CaMoO4)晶体中，中er3与Tm3或Ho3之间的能量转移机制，并通过使用氙灯泵浦获得了Tm3的1.9115和1.9060m激光输出以及Ho3的2.0740、2.0707和2.0556m激光输出。1965年，他们分别用钨灯和氙灯泵浦实现了Cr3/Er3 敏化的Tm:YAG、Ho:YAG脉冲和连续激光输出[11]。此后，Er2O3、HoF3等晶体中中Tm3 /Ho3的激光输出陆续有报道[12][13]。但这些实验需要在液氮温度(77K)下进行，门槛较高，给实际操作带来困难。1. 随温度升高，Tm:YAP晶体吸收和发射峰逐渐展宽形成谱带；在吸收谱上峰位重心红移，而发射谱则重心蓝移，这是由离子能级热布居改变引起的；此外随温度升高3F4能级寿命先增大后减小。
2. 非偏振吸收谱a、c向样品在795nm处具有较大吸收截面，约为5.0×10-21cm2，在800nm处b向样品具有约3.6×10-21cm2吸收截面。
3. 5at%Tm:YAP各偏振方向发射截面中E//a方向在1934nm具有比较大发射截面4.5×10-21cm2，对该偏振方向增益截面进行了计算，结果显示，Tm:YAP晶体E//a方向具有宽且平缓的发射峰，以β=0.5为例，从1756nm至2150nm范围内增益截面均为正值，这说明Tm:YAP在2mm波段将具有宽调谐特性。增益截面峰值为1934nm，当β=0.5时，该峰值达到2.08×10-21cm2。 质量好TmYAP量大从优Tm:YAP晶体的吸收谱。
由于上述优异的热力学和光谱激光性质，Tm:YAP激光晶体已成为2m波段的重要晶体之一。自20世纪60年代末YAP晶体生长技术取得突破以来，人们开始研究YAP中Tm3的光谱特性。1973年，韦伯等人***在77K下实现了YAP晶体中Tm3 1.861m激光输出[29]。此后，Tm:YAP激光晶体的研究取得了很大进展，最大输出功率为50W，比较大倾斜效率为60%。主要激光实验报告如表12所示。除了Tm:YAG和Tm:YAP晶体外，Lu3Al5O12(LuAG)晶体也得到***研究。LuAG在YAG晶体中用Lu3代替Y3，因此具有类似YAG的石榴石结构。随着Lu3的取代，Tm:LuAG激光器的输出波长向红外方向延伸，Tm: LuAG激光器在自由模式下的工作波长为2.023m，在大于2m的激光器应用中具有一定的意义。(2)掺Tm3的硅酸盐晶体在此不详细描述
Tm:YAP晶体吸收和发射截面的4.4.5.1计算...
根据前面的分析，Tm:YAP的吸收系数与浓度变化成正比，Tm:YAP的吸收截面可以用任意掺杂浓度来分析。由于二极管泵浦源一般发射非偏振光，吸收截面由5at %的Tm:YAP非偏振吸收光谱计算，对应3H4能级的吸收带计算结果如图4-18所示。其中A、C方向在795nm处有较大的吸收截面，约为5.010-21cm2，略小于文献[28]报道的数据，可能与具体实验条件有关；在800纳米处，b方向的吸收截面约为3.610-21cm2。
.. Tm:YAP晶体荧光谱及荧光寿命？
报道的掺Tm3硅酸盐晶体包括y2 O3(YSO)、CaAl2SiO7(CAS)和SrY4(SiO4)3O(SYS)。与铝酸盐晶体相比，硅酸盐晶体一般对称性较低，声子能量较大，因此能级分裂较大，有利于粒子数反转的形成。更强的晶场使它们具有更强的跃迁振子强度、更宽的吸收峰和发射峰以及更大的吸收和发射截面。但是硅酸盐晶体一般寿命短，热导率比铝酸盐低，影响输出激光性能。鉴于上述硅酸盐基质的优点和较差的热力学性质，掺Tm3的硅酸盐晶体在薄板激光器和锁模激光器中有很大的应用前景。表13显示了Tm3 YSO、CAS和SYS晶体的主要结构参数和光谱特性。Tm:YAP晶体能量转移参数计算。海南超薄片TmYAP
Tm:YAP晶体的常温荧光谱及荧光寿命？上海TmYAP
由于Tm:YAP的各向异性特性，我们采用TPM法计算了其JO参数。对三个方向的非偏振吸收谱，选取3H6→3F4、3H5、3H4、3F2、3及1G4吸收峰进行积分，利用公式3-1计算得实验谱线强度（折射率n取1.93），并利用公式3-2拟合得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，说明拟合结果较好。拟合得到的JO参数与文献[71]报道的比较接近（Ω2＝0.67×10-19cm2，Ω4＝2.3×10-19 cm2，Ω6＝0.74×10-19 cm2）。
通过JO参数可以对Tm3+荧光性质进行预测，这里我们计算了3F4、3H4能级到低能级跃迁谱线强度S、辐射跃迁几率A、荧光分支比β及辐射寿命τ 上海TmYAP
