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由于激光二极管(LD)作为泵浦源引入激光器系统后，大大提高了激光器的效率、质量和寿命，促进了激光晶体和激光技术的发展，目前探索新型激光晶体和重新评价现有激光晶体成为激光技术领域的研究热点。钼酸盐系列晶体是一种优良的固态激光基质材料，LD作为泵浦源引入激光器系统后亟待需要对该系列晶体重新评价和研究。本论文研究掺Nd3+，Yb3+，Er3+和Yb3+/Er3+离子的NaLn(MoO4)2(Ln=Y，Gd)晶体的生长、表征、光谱和激光性能。
1)本论文首先简要概述了激光晶体的发展历史和应用概况。介绍了研究中所涉及到的实验原理方法以及激光晶体的光谱理论。
2)采用提拉法生长了掺Nd3+，Yb3+，Er3+和Yb3+/Er3+离子的NaLn(MoO4)2(Ln=Y，Gd)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四方晶系，空间群为L41/a；测定了这些晶体的硬度；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分凝系数；测定了晶体的差热、热重、比热和热膨胀系数等热学性能。测定结果表明采用提拉法生长的该系列晶体具有良好的物理性质和热学性能。
3)Nd3+:NaY(MoO4)2和Nd3+:NaGd(MoO4)2晶体偏振吸收光谱表明在807nm处有较大的吸收峰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。与Nd3+:NaY(MoO4)2晶体相比较，Nd3+:NaGd(MoO4)2晶体具有更大的荧光量子效率，其荧光量子效率高达93.9％。
4) Yb3+:NaY(MoO4)2和Yb3+:NaGd(MoO4)2晶体的偏振吸收光谱在976nm有强的吸收峰，吸收跃迁截面较大，半峰宽为40-58nm，如此宽的吸收带利于激光晶体对泵浦光的吸收。在这些晶体中由于Yb3+吸收峰与发射峰存在着较大的重叠，所产生的荧光捕获效应使辐射寿命短于荧光寿命。它们都具有较大的发射跃迁截面和宽的发射峰半峰宽，其饱和泵浦功率密度较小。
5)Er3+:NaY(MoO4)2和Er3+:NaGd(MoO4)2晶体的光谱表明其光谱不具备强的偏振性。450-800nm区域中四个发射峰为Er3+:NaY(MoO4)2和Er3+:NaGd(MoO4)2晶体室温上转换荧光发射，其上转换荧光是由激发态吸收所导致的。
6)当Er3+:NaY(MoO4)2和Er3+:NaGd(MoO4)2晶体中掺入Yb3+离子，由于Yb3+离子与Er3+离子能级吸收跃迁在976nm重叠，从而使976nm的吸收强度增大；室温下在450-800nm区域观察到四个荧光发射峰，这些发射峰是Yb3+/Er3+:NaY(MoO4)2和Yb3+/Er3+:NaGd(MoO4)2晶体室温上转换荧光发射，它们是由Yb3+离子与Er3+离子之间能量转移所致的。与Er3+:NaY(MoO4)2和Er3+:NaGd(MoO4)2晶体相比较，Yb3+/Er3+:NaY(MoO4)2和Yb3+/ Er3+:NaGd(MoO4)2晶体的吸收跃迁截面增大，并且在976nm左右处吸收跃迁截面增大最明显。因此，在Er3+:NaLn(MoO4)2(Ln=Y，Gd)品体中掺杂入Yb3+离子更有利于对泵浦源的能量利用。
7)Nd3+:NaGd(MoO4)2晶体脉冲激光实验结果表明：当氙灯输入能量为12.73J时，获得了1.46mJ的激光输出，总效率η0=0.011％，曲线的斜效率ηs=0.017％。当输出镜透过率为T=1.5％时，测得其最低激光阈值为1.31J。