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本研究选取SrGdGa3O7作为基质晶体，进行了Er3+、Ho3+及敏化离子共掺的一系列SrGdGa3O7晶体的生长、光谱性能及激光性能测试研究。具体内容包括：⑴使用提拉法生长了不同Er3+浓度(10 at％，20 at％和30 at％)单掺，Er3+和敏化离子/退激活离子双掺(Er3+/Yb3+∶SrGdGa3O7、Er3+/Nd3+∶SrGdGa3O7、Er3+/Ho3+∶SrGdGa3O7、Er3+/Pr3+∶ SrGdGa3O7)以及Er3+、敏化离子和退激活离子三掺(Er3+/Yb3+/Ho3+∶ SrGdGa3O7、Er3+/Yb3+/Pr3+∶ SrGdGa3O7、Er3+/Yb3+/Eu3+∶ SrGdGa3O7)的中红外激光晶体。并生长了有望实现～2μm激光输出的Ho3+∶ SrGdGa3O7、Tm3+∶SrGdGa3O7和Tm3+/Ho3+∶ SrGdGa3O7晶体。探讨了晶体生长过程中遇到的主要问题，对生长的晶体进行了结构表征，并测定了稀土离子掺杂浓度。⑵围绕实现中红外激光输出的目标，对生长的Er3+激活的晶体开展了一系列的室温吸收谱、荧光发射谱（上转换、近红外和中红外发射光谱）以及中红外发光的上下能级的荧光衰减曲线的测试。分析了Er3+掺杂浓度对晶体光谱性能的影响。在双掺和三掺SrGdGa3O7晶体中，分析了不同退激活离子(Ho3+、Pr3+、Eu3+)和敏化离子(Nd3+、Yb3+)对晶体荧光发射强度和能级寿命的影响，分析了各能量传递过程并计算了相应的能量传递系数。结果表明:Er3+∶ SrGdGa3O7晶体在979 nm处有强而宽的吸收，半高宽可达到33 nm，非常适合InGaAs LD泵浦;中红外发射带中心波长约为2.71μm，并具有较大的发射截面。在掺入Ho3+、Pr3+后，都能够削弱由于Er3+能级丰富所导致的近红外发光，同时降低激光下能级Er3+∶4I13/2的荧光寿命，有效抑制自终态瓶颈效应，利于中红外激光输出。但相比较而言，Pr3+的敏化作用更加理想。在掺入Yb3+后，晶体在979 nm附近表现出更强的吸收，但对竞争发光和自终态瓶颈效应没有抑制作用。而共掺Nd3+后，Nd3+同时表现出敏化和退激活作用，这使得晶体在808 nm附近的吸收大大增强，非常适合AlGaAs LD泵浦;同时近红外发射淬灭，自终态瓶颈效应被彻底消除。在三掺晶体中，Er3+/Yb3+/Pr3+∶ SrGdGa3O7晶体的中红外发光性能最为优异。在该三掺晶体中Yb3+可将自身吸收的泵浦能量有效传递给Er3+，使得该晶体在980 nm附近的吸收显著增加;由于Pr3+的存在，激光下能级寿命显著减小，自终态效应得到有效抑制，同时削弱了上转换和近红外发光，显著增强了中红外发射。因此，Er3+/Pr3+∶SrGdGa3O7、 Er3+/Nd3+∶ SrGdGa3O7和Er3+/Yb3+/Pr3+∶SrGdGa3O7晶体具有实现LD泵浦的2.7μm中红外激光输出的巨大潜力。⑶对Ho3+、Tm3+单掺及Tm3+/Ho3+双掺的SrGdGa3O7晶体进行了偏振吸收谱、荧光发射谱和相应能级的荧光衰减曲线的测试与分析。利用Judd-Ofelt理论分析了单掺晶体的吸收光谱，得到了J-O强度参数、能级辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。分析了双掺晶体中Tm3+、Ho3+能量传递过程并计算了相应的传递效率。研究表明Tm3+/Ho3+∶ SrGdGa3O7晶体可以作为～2μm激光增益介质。最终在a-切和c-切Tm3+/Ho3+∶ SrGdGa3O7晶体中分别得到了2.0μm激光输出，其中a-切晶体的最大激光输出功率为200 mW。