本文采用激光加热基座法生长出一系列掺杂不同Er3+浓度(摩尔分数)的Er∶CaGdAlO4(Er∶CGA)激光晶体，并对制备出的系列晶体开展详细的光学性能研究。结合J-O理论计算和光学性能表征，通过对比吸收光谱中780~840和955~1 020 nm的最大吸收系数、吸收截面、半峰全宽和辐射寿命等，以及荧光发射光谱的发射强度、发射截面和能级荧光寿命等光学性能参数，得到Er3+的最佳掺杂浓度为5%。该工作为获得一种有望用于1.5~1.7 μm近红外波段全固态激光器的新型激光增益介质提供了一定的实验基础。

采用提拉法成功地生长了Sm³⁺掺杂CaDyAlO₄晶体，并对其可见光光学性能进行研究，利用Judd?Ofelt理论，得到强度参数、自发辐射概率及荧光分支比等重要的光谱性能参数。该晶体在353 nm处吸收峰最强，半高宽（FWHM）为13 nm，吸收截面为1.11×10^-20 cm²；在353 nm激发下，获得了500～650 nm的超宽带橙黄光发射，Dy³⁺离子和Sm³⁺离子的主要发射峰分别位于570 nm和620 nm处，发射截面分别为4.15×10^-20 cm²和4.03×10^-20 cm²。上述结果表明，Sm³⁺∶CaDyAlO₄晶体可能是500～650 nm橙黄色调谐激光器的一种有前景的增益材料。

采用单晶提拉法成功生长出优质的Gd3+/Yb3+共掺铝酸钇晶体。对晶体的结构、分凝系数、光谱和激光性能进行了表征, 结果表明: 所生长的晶体空间群为Pnma, 属于正交晶系, Yb3+的分凝系数为1.13。从偏振吸收和荧光光谱发现, b偏振方向时, 晶体在980 nm处吸收截面为2.14×10-20 cm2, 适用于InGaAs 激光二极管泵浦；在1 044 nm处的发射截面为0.39×10-20 cm2, 荧光寿命为1.638 ms。此外, 对b切向的Gd/Yb∶YAP晶体进行激光实验, 在1 μm处实现连续激光输出, 斜率效率为23.5%, 最大输出功率可达0.51 W。

采用垂直布里奇曼法成功生长了Er3+/Ho3+/Eu3+三掺杂PbF2的中红外激光晶体。该晶体在980 nm泵浦下, 首次获得了从2 600~3 200 nm的宽带中红外发光, 其半高宽（FWHM）为300 nm,这是Er3+的2.7 μm发射峰（2 600~2 950 nm）和Ho3+的2.9 μm发射峰（2 800~3 200 nm）叠加的结果。此外, 失活离子Eu3+ 的引入可以有效克服Er3+和Ho3+离子的自终止瓶颈效应。研究发现, 与Er3+/Ho3+∶PbF2晶体相比, Er3+/Ho3+/Eu3+∶PbF2晶体具有更高的荧光分支比, 在Er3+: 4I11/2→4I13/2跃迁为18.7%和Ho3+: 5I6→5I7跃迁为18.0%; 以及有更大的发射截面, 在2 745 nm时为0.621×10-20 cm2, 在2 905 nm时为0.728×10-20 cm2。这些有利的光谱特性表明, Er3+/Ho3+/Eu3+∶PbF2晶体在商用980 nm激光二极管泵浦下, 可能是2.6~3.2 μm中红外激光器的一种有前景的材料。