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随着激光二极管(LD)逐步取代传统的闪光灯作为固体激光器的泵浦源，探索新型适合LD泵浦的掺稀土离子的激光晶体成为研究热点。本文围绕这一研究热点，研究了掺Nd3+，Yb3+和Er3+离子的Li3Ba2Ln3(MoO4)8(Ln=Y,Gd，La)晶体的生长、表征和光谱性能。本研究主要内容包括：
⑴阐述了激光晶体的发展历史和应用概况，并介绍了研究中涉及到的实验原理方法与激光晶体的光谱理论。
⑵以Li2MoO4为助熔剂，采用顶部籽晶法生长了掺Nd3+，Yb3+和Er3+离子的Li3Ba2Ln3(MoO4)8(Ln=Y, Gd，La)晶体，并对晶体进行了一系列的表征。X射线粉末衍射表明该系列晶体属于单斜晶系，空间群为C2/c。差热分析显示化合物Li3Ba2Ln3(MoO4)8(Ln=Y,Gd，La)为非同成分熔化的化合物，因此只能用助熔剂方法生长。测定了这三个晶体的比热曲线，它们在50℃时比热值Cp分别为0.47 J/g*k，0.45 J/g*k和0.41 J/g*k。测定了这三个晶体的热膨胀系数，结果显示这三个晶体的热膨胀系数均具有较高的各项异性，因此降温过程需要以比较慢的降温速度进行，这样能减少晶体的开裂现象。采用ICP方法测定了稀土离子在晶体中的掺杂浓度，并计算了它们的分凝系数；在室温下研究了晶体的吸收谱、荧光谱和荧光寿命，运用J-O理论、RM方法和F-L方法分别计算了它们的光谱参数。
⑶Nd3+：Li3Ba2Ln3(MoO4)8(Ln=Y,Gd，La)晶体吸收谱表明在805nm处均有较大的吸收半峰宽和大的吸收跃迁截面，这有利于这些激光晶体对泵浦光的吸收，同时也放松了对泵浦LD温度控制的要求。同时这些晶体具有较高的量子效率，均高于94％。
⑷Yb3+：Li3Ba2Y3(MoO4)8和Yb3+：Li3Ba2Gd3(MoO4)8晶体在977nm处有强的吸收峰，吸收截面分别为2.04×10-20cm2和2.14×10-20cm2，如此强的吸收有利于晶体对泵浦光的吸收；这两种晶体都具有较大的发射截面，在1020nm的发射跃迁截面分别为1.42×10-20cm2和1.48×10-20cm2；其增益跃迁截面的半峰宽分别为50nm和47nm，适合作为可调谐或飞秒脉冲超快激光晶体；这两种晶体均具有较低的最小饱和泵浦功率密度，有利于降低激光输出阈值。
⑸Er3+：Li3Ba2Ln3(MoO4)8(Ln=Y, Gd，La)晶体都具有较大的发射截面及较长的辐射寿命，这三种晶体的辐射寿命均短于荧光寿命，这是由于Er3+离子在1500nm左右处的吸收峰和发射峰有一定的重叠，从而产生荧光捕获效应，使荧光寿命变长。在977nm光源激发下，三种晶体都可产生上转换荧光，在450～850nm区域内可观察到4个荧光发射峰，分别对应于Er3+离子的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2、4F9/2→4I15/2、4I9/2→4I15/2跃迁。