掺Yb3+激光材料在惯性约束核聚变、激光加工、军事等领域都具有广泛的应用和潜在的价值。Yb3+仅有两个电子态：基态2F7/2和激发态2F5/2，可有效消除上转换和激发态吸收等对激光性能不利的因素。氟磷酸钙(Ca5(PO4)3F，简称FAP)基质能够给激活离子提供其他基质材料无可比拟的晶体场环境。大的晶场分裂能级，大的吸收截面和发射截面使Yb：FAP晶体具有阈值低、增益大、效率高等优点。因而Yb：FAP晶体引起了人们研究的浓厚兴趣。　　 本论文系统研究了掺镱氟磷酸钙激光晶体的生长、缺陷和光谱性质，取得了一些创新性的成果，主要包括以下几个方面的内容：　　 第一部分：Yb：FAP晶体生长的研究。　　 采用中频感应提拉法生长了Yb3+掺杂浓度为0.25～2at.％的Yb：FAP晶体，晶体尺寸为φ(25～30)×(60～85)mm。系统讨论了影响晶体生长和质量的主要因素。包括原料的预处理和建立合理温场的设计，控制合适的生长工艺参数，选用优质籽晶，消除外界因素的影响等。同时针对不同因素的产生原因和影响特点，提出了相应的解决办法。通过晶体生长工艺的探索得到了合适的温场和生长工艺参数。研究了Yb：FAP晶体中Yb3+的分凝系数以及Yb元素和Ca元素在Yb：FAP晶体的轴向分布情况。　　 第二部分：Yb：FAP晶体宏观缺陷和显微缺陷的研究。　　 采用化学腐蚀法，光学显微镜、SEM和EDS等方法对Yb：FAP晶体的缺陷进行了表征，并结合晶体生长工艺探讨了缺陷的形成机制，为生长优质晶体提供了依据。Yb：FAP晶体中存在的主要缺陷是生长条纹、包裹物和位错。这些缺陷的存在影响了晶格的完整性。本文作者根据晶体缺陷的研究结果，针对这些缺陷的形成机制，采取了相应的措施，不断改进Yb：FAP晶体的生长工艺条件，有效地减少或消除了晶体中的这些缺陷。　　 第三部分：Yb：FAP晶体光谱性质的研究。　　 系统地研究了常温下不同Yb3＋掺杂浓度Yb：FAP晶体的吸收光谱，荧光光谱和荧光寿命。揭示了主、次峰处的吸收系数与Yb3+掺杂浓度的关系式。分析了Yb：FAP晶体77K和300K温度下的吸收光谱后发现，由于声子-电子近共振耦合作用，Yb：FAP晶体存在有明显的振动谱。Yb：FAP晶体的零声子线在低温下劈裂为相差约10cm-1的两条线。结合倒易法计算了晶体的光谱特性参数。研究表明：Yb：FAP激光晶体非常适合于LD泵浦的固体激光器。