铌酸锂(LiNbO3，LN)晶体作为“光学硅”的主要候选材料，在研究和应用中有许多重要的特性，例如电光、声光、热光、压电、非线性、光折变等效应。近期的研究发现铌酸锂晶体中掺入四价铪离子可以大幅提高其光学性能。然而，掺铪铌酸锂晶体还有许多问题悬而未决，例如关于掺铪的阈值浓度、本征缺陷与铪离子的相互作用、紫外光折变、非挥发光存储性能等。本论文就这些问题开展了深入的研究工作。　　 第一章首先介绍了铌酸锂晶体的基本物理性质，综述了铌酸锂晶体的缺陷模型理论，总结了铌酸锂晶体的光折变特性。　　 第二章首先研究了同成分和近化学比掺铪铌酸锂晶体的OH吸收光谱。对于CLN:Hf,我们发现OH"吸收带在掺杂浓度2.0—2.5 mol％之间中出现急剧蓝移；而通过对比CLN:Hf和SLN:Hf晶体的OH吸收谱，我们发现随着晶体中Li含量的增加，H+离子不再倾向于占在与3500 cm-1吸收峰相关的位置。其次，我们测量了同成分纯铌酸锂的低温红外光谱，发现低温下铌酸锂晶体将会出现位于3200cm-1左右的新红外吸收峰。该吸收峰与晶体中的氢离子无关，并且其峰强和峰形都随温度的升高发生复杂的变化。我们提出该峰起源于电子在相邻的小极化子（Nb+Li）和自由极化子（Nb+Nb）之间的跃迁。最后，我们测量了高掺镁铌酸锂晶体的低温红外光谱，发现OH振动吸收峰随温度的降低向高波数端移动，并指出缺陷之间的相互作用随温度的降低而增强是造成OH振动吸收峰移动的主要原因。　　 第三章我们研究了掺铪铌酸锂晶体的拉曼光谱，测量了单掺铪铌酸锂晶体E(TO)峰的半高宽随铪浓度的变化关系，发现所有E(TO)峰的半高宽对铪浓度都有相似的依赖关系，并且该依赖关系为简单线性和浓度在2．O到3.0 mol%之间的一个局域波动的结合。然而，LN:Hf,Fe和LN:Hf,Fe，Mn晶体拉曼半高宽随铪浓度变化的关系则为简单线性关系。此外，在掺铪铌酸锂晶体拉曼光谱的A1（TO)模中，我们在223cm-1附近发现了一个与铪相关的局域模。　　 第四章我们采用光斑畴变和二波耦合的方法研究了晶体的紫外光折变性能。透射光斑在2．O和2.5 mol%之间的变化非常明显，说明掺杂阈值浓度应该是在2.0和2.5m01%之间。二波耦合曲线表明能量存在稳定转移，紫外光折变的主导机制为扩散并且主导光激载流子为电子。与高掺Mg、Zn和In铌酸锂晶体不同，掺铪铌酸锂晶体中的光栅记录在暗处是稳定的，但是对红光敏感。　　 第五章在不同的温度下对铪锰铁三掺铌酸锂晶体进行了热处理，研究了晶体的非挥发性全息存储性能，实验结果显示850℃是最佳的热处理温度。发现铪的掺入有效提高了晶体的非挥发性全息存储的灵敏度。通过综合分析光折变参数，我们认为掺铪2.0 mol%的铌酸锂晶体比较适合非挥发性存储。　　 第六章总结了全文并对后续工作进行了展望。