近些年来,宽范围可调谐（2.0-3.1μm）的Cr²⁺:ZnSe激光器引起了人们极大的兴趣。它是气体检测、遥感、光通信、眼科医学、神经外科、高分辨率光谱学、度量学、非线性光学转换如光学参量振荡OPO的理想光源。由于其具有较宽的吸收谱（1.5-2.1μm）,所以Cr²⁺:ZnSe激光器的泵浦源选择范围广泛。半导体激光器泵浦的Tm掺杂或Tm,Ho双掺固体激光器的输出波段（2μm）处于大气传输窗口,在环境监测、光电对抗、材料处理等方面有广泛的应用。同时,此类激光器可以作为Cr²⁺:ZnSe激光器的泵浦源。本论文从理论和实验两个方面研究了使用Tm:YAP晶体获得1.94μm激光的方法,分别以波长为1.94μm的Tm:YAP激光器和波长为2.05μm的Tm,Ho:GdVO4激光器作为泵浦源,对Cr²⁺:ZnSe激光器进行了实验研究,获得了2³μm激光输出。在理论方面,首先分析了Tm:YAP激光器的能级跃迁过程,给出了准三能级系统的速率方程模型,并对其进行了简化。由于晶体热效应严重影响了激光输出功率、效率等,故本论文对晶体热效应进行了分析,讨论了热透镜效应对谐振腔稳定性以及模式匹配的影响。对于Cr²⁺:ZnSe激光器,介绍了Cr²⁺:ZnSe的性质以及Cr²⁺离子在ZnSe半导体材料中的发光机制,为Cr²⁺:ZnSe激光器的实验研究奠定了基础。在实验方面,本论文首先进行了激光二极管泵浦的连续Tm:YAP激光器的实验研究,详细研究了晶体温度、腔长、输出镜透过率对激光输出特性的影响,采用单个二极管泵浦时获得最大输出功率6.8W,斜率效率为35%,光光转换效率为27%,而采用两个二极管双端泵浦时,获得最大输出功率为8.2W。对于Cr²⁺:ZnSe激光器,首先使用Tm:YAP激光器作为泵浦源,进行了Cr²⁺:ZnSe连续激光器的实验研究。使用平平腔结构,获得最大输出功率为862mW,斜率效率为31.7%。使用平凹腔结构,研究了不同曲率半径以及不同腔长对激光输出特性的影响,并进行了长脉冲Tm:YAP激光器泵浦Cr²⁺:ZnSe激光器的研究,得到最大平均输出功率160mW。最后用Tm,Ho:GdVO4激光器进行了增益开关Cr²⁺:ZnSe激光器的实验研究,在泵浦光斑半径为0.3mm获得最大平均输出功率1.24W,斜率效率为23.6%。