2μm激光在医疗、工业和军事等领域应用宽泛,作为3～5μm中红外超短激光的种子源,更具有重要研究意义。因此,本论文基于SESAM锁模器件,对Tm:YAP锁模激光器进行研究,主要工作如下:（1）分析了Tm:YAP激光晶体的光谱特性和热学特性。针对Tm:YAP晶体热透镜效应,计算了不同泵浦光斑半径下,晶体热焦距随泵浦功率增加的变化情况。Tm:YAP晶体是各向异性介质,对比计算了三个晶轴的热焦距差距。（2）设计了平凹腔和凸凹腔两种结构进行对比实验。平凹腔在输入功率为18W时,获得了最大平均输出功率为2.26 W,斜率效率为20.34%。用ANDOR光谱仪对Tm:YAP晶体进行光谱测试,中心波长为1975 nm。凸凹腔在输入功率为19 W时,获得了最高输出功率为4.02 W,斜率效率为27.78%。研究了晶体在不同冷却温度下对输出功率的影响,温度越低,获得的输出功率越高。对该两种腔型在最高功率运转时的功率稳定度进行了测试。凸凹腔在输出功率和稳定度等方面的综合性能表现更好。（3）对比了半导体可饱和吸收镜（SESAM）和可饱和吸收耦合输出镜（SOC）的特性,研究了SESAM的锁模动力学过程,通过傅里叶方法模拟了脉冲的演化过程。（4）计算了Tm:YAP晶体的二阶色散（GDD）,在1.3μm波段处GDD由正变负。对比了石英和硅棱镜两种材料,石英棱镜对产生负色散,不能对Tm:YAP晶体进行色散补偿。硅棱镜对产生正色散,与Tm:YAP晶体的负色散形成补偿。（5）对谐振腔中灵敏稳区进行对比分析,只有折叠臂和折叠角的变化对整个腔内稳区影响是最大的。研究不同像散条件下和Tm:YAP晶体热透镜效应对稳区影响。研究振荡光和泵浦光的模匹配问题,SESAM对锁模启动具有阈值要求,研究了折叠腔中不同直臂对入射到SESAM上光斑大小的影响,只有d3直臂对SESAM上的光斑大小是较敏感的。最后通过腔型的优化模拟了光斑半径在整个谐振腔内不同位置处的变化情况。