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稀土元素是典型的金属元素，它的金属活性仅次于碱金属和碱土金属，很容易丢失4f层电子形成离子，使得其能级非常丰富。又由于其4f层受到外层5s2和5p6电子的屏蔽作用，受外界的影响较小，所表现出来的光学性质也是比较复杂的，研究起来有一定的难度。随着科技的发展，人们对稀土的认识不断加深，应用也越来越广泛，多种稀土金属掺杂的现象也日益频繁，常规方法已不能有效的解析这些稀土离子的发光性质及其能级结构。本文根据需要，搭建了相关实验平台，研究了稀土离子在极端环境下的光学性质，发现了一些比较有意义的实验现象，并给出了相应的解释。主要内容如下： 一、简单介绍了稀土的发展过程、现状和研究前景，分别从国内外现状和应用价值及其背景来阐述稀土的地位。侧重介绍了稀土离子研究的进展和取得的成果。讲解了稀土离子的结构和光学性质，分析了现有技术和方法达到的水平，并讨论了在极低温和强磁场下的研究手段和前景。 二、详细的介绍了，为实现磁场下的发光和透射等相关实验，依托国家脉冲强磁场科学中心磁光实验站，设计搭建了测试平台和相关实验装置。介绍了脉冲强磁场下，光学实验的实验操作和实现情况等相关工作。并根据长期的探索，形成一套切实可行的操作流程和安全规范。 三、详细介绍了稀土Er元素掺杂样品的制备过程和一些针对性的前期测试。从中了解到，通过光学浮区法制成的掺稀土Er3+离子的YVO4和GdVO4单晶晶体，其晶体结构均为四方晶系。根据测试结果得知，稀土 Er3+离子已经成功掺杂进入晶体中。另外，通过化学方法合成的掺稀土Er3+离子的YVO4纳米微晶，其结晶大小和尺寸以及结晶颗粒都比较规则，为我们所需要的结构。说明样品均已经成功制备，可以作为脉冲场下的实验对象。为进行脉冲场下的实验研究，做好了基础准备。 四、使用常规方法研究了，稀土Er3+离子掺杂的YVO4和GdVO4晶体的吸收性质和发光性质，通过对比稀土Er3+离子在YVO4和GdVO4单晶以及YVO4微晶中的发光光谱，发现若稀土Er3+离子所处晶格环境的不同，其吸收和发光的峰位和强度均会发生较明显的变化。通过测试稀土Er3+离子掺杂的YVO4和GdVO4晶体的发光性质随温度的变化情况，得出温度也可以影响其发光情况的结论。初步研究了影响稀土样品发光性质的因素，为探索样品在脉冲强磁场下的发光性质，做前期测试和准备。 五、测试并验证了光学实验在极低温、强磁场等极端条件下的可靠性和实用性。并运用极端条件下的光学手段，研究了稀土Er3+离子的相关特性。得到了稀土Er3+离子的发光强度会随着激发波长、温度和磁场等因素的改变，而产生极大变化的结论。我们总结得出了稀土Er3+离子的发光性质发生改变，主要是源于吸收发生了改变。提出了可以通过改变激发光的波长或半高宽，并检测其在磁场下发光强度的变化，来分析相关能级的细节等信息。从而找到了一种直接有效的方法，来研究稀土离子的能级结构。并根据分析和探索，认为人工的调控这些参量的变化，可以起到调控样品的发光强度和颜色等，预测在将来，还有可能进一步发展，并有机会制成磁光探测器等实用性功能器件。