本文采用简易水热法，制备了稀土Nd离子掺杂的LiLuF4(LLF)微晶材料，对该微晶样品进行了物相分析、微观形貌分析和近红外波段光学性能的相关研究。LLF晶体属于四方晶系白钨矿结构，空间群为I41/a；采用水热法制备的LLF微晶料结晶性良好，颗粒尺寸在20 μm左右，优化后Nd∶LLF样品的氧含量为0.001 4%(质量分数)。在792 nm波长激发下，掺杂3%(摩尔分数)Nd离子的LLF微晶的最强荧光发射峰位于1 047 nm，属于近红外波段，其平均荧光寿命约为0.275 1 ms。进一步采用提拉法生长出Nd∶LLF晶体并评估了其激光性能。Nd∶LLF激光晶体在1 053 nm处的发射截面为8.13×10-20 cm2。激光性能测试发现，在1.2 W功率激发下，Nd∶LLF晶体可实现0.123 W的1 053 nm近红外激光输出。

采用改进的坩埚下降法成功生长了Ce ³⁺/Yb ³⁺离子双掺杂LiLuF₄单晶, Ce ³⁺的初始离子掺杂浓度为0.1mol%, Yb ³⁺离子浓度从0变化到2.0mol%。在波长291 nm激发时观察到Yb ³⁺在1020 nm( ²F_5/2→ ²F_7/2)附近的强近红外发射以及Ce ³⁺在300~350 nm(5d→4f)的紫外发射。通过吸收光谱、荧光光谱研究了Yb ³⁺离子掺杂浓度对Ce ³⁺/Yb ³⁺共掺杂LiLuF₄单晶光谱性质的影响及Ce ³⁺到Yb ³⁺离子的能量转移机理。通过变温光谱的研究发现, 当环境温度从298 K增加到443 K时, 其荧光发射强度不断降低。Ce ³⁺/Yb ³⁺共掺杂LiLuF₄单晶发光波长主要位于紫外和近红外, 这种独特的发光属性可望用于防伪技术和公共安全事务中。

利用垂直生长法制备的氧化石墨烯(GO)作为可饱和吸收体，结合特殊设计的低阈值谐振腔，在Tm,Ho∶LiLuF4全固态激光器中实现了低阈值被动调Q锁模运转。出光阈值功率低至73 mW，稳定锁模阈值功率为663 mW，对应GO可饱和吸收体上功率密度为76.4 μJ·cm-2。典型的调Q脉冲包络重复频率为104.2 kHz，脉宽约为30 μs，包络下锁模脉冲序列的重复频率为178.6 MHz，调制深度接近100%。

利用高温热分解法制备了LiLuF4∶Yb,Tm@LiGdF4核壳纳米晶。在980 nm激光激发下, 与未包覆的样品相比, LiLuF4∶Yb,Tm@LiGdF4核壳纳米晶的发光增强了15倍左右, 这主要是因为通过惰性壳层的包覆可以有效抑制表面猝灭效应。另外, 随着核中Yb3+离子的摩尔分数从20%增加到100%, 上转换发光强度逐渐增大, 最大增加了12.4倍左右。这主要是由于增加Yb3+离子的浓度可以增加纳米粒子对激发光的吸收和提高Yb3+到Tm3+的能量传递速率。所制备的LiYbF4∶2%Tm@LiGdF4核壳纳米晶的发光效率高达4%。

通过熔融法以及热处理，制备了Ce3+掺杂含LiLuF4纳米晶的透明氟氧微晶玻璃。XRD结果表明，玻璃中析出的晶相为LiLuF4，其晶粒大小随热处理温度的升高和时间的延长而变大。在330 nm紫外光激发下，Ce3+掺杂的氟氧玻璃和LiLuF4微晶玻璃的发射为一峰值波长为370 nm的宽带光谱。微晶玻璃的发光强度显著高于未经过热处理的基础玻璃，并且随着热处理温度的升高及时间的延长，微晶玻璃的发光逐渐增强。微晶玻璃的370 nm发射的荧光寿命均长于基础玻璃的。