掺杂过渡金属离子的复合氧化物晶体作为固态可调谐激光器的工作介质一直都是激光领域的研究热点之一。这些晶体的调谐范围可以覆盖整个近红外区域。其中,Cr⁴⁺离子掺杂晶体的调谐范围为1-1.6μm,在此范围内发射的激光波段在激光医学、激光成像和光通信领域都具有极大的应用价值。本论文采用高温固相法和溶胶-凝胶法分别合成了Cr⁴⁺:Li₂CaGeO₄多晶料,并对两种制备方法合成出的多晶料进行了一系列的性能表征,制备多晶料的目的是为了避免在晶体生长过程中发生GeO₂的挥发、减少成分偏析及产生其它的杂质晶体。以LiCl和Li₂MoO₄作为助熔剂通过降温结晶法和顶部籽晶提拉法在国内首次成功生长了Cr⁴⁺:Li₂CaGeO₄晶体,并对晶体的结构和物理性质、光谱和能谱进行了一系列的性能分析。采用降温结晶法和顶部籽晶提拉法生长了不同Cr⁴⁺离子掺杂浓度的Li₂CaGeO₄晶体,并对晶体进行了加工,研究结果表明:Cr⁴⁺:Li₂CaGeO₄晶体的结构稳定,随着Cr⁴⁺离子掺杂浓度的增加,Cr⁴⁺:Li₂CaGeO₄晶体的晶格常数随之增加,而密度和硬度都随之降低。Cr⁴⁺:Li₂CaGeO₄晶体在600 nm到750nm范围内的吸收峰对应Cr⁴⁺离子的³A₂→³T₁能级跃迁,而750-900 nm的吸收峰对应着Cr⁴⁺离子的³A₂→³T₂能级跃迁;Cr⁴⁺:Li₂CaGeO₄晶体在824 nm或980 nm的波长激发下,在1000-1500 nm的范围具有一个宽带发射,最高值位于1240 nm或1200 nm处,这主要是由于Cr⁴⁺离子的³T₂→³A₂跃迁所引起的;Cr⁴⁺离子的最佳摩尔掺杂浓度为5 mol%,Cr⁴⁺:Li₂CaGeO₄晶体的荧光寿命为μs级。通过XPS能谱分析表明,在Cr⁴⁺:Li₂CaGeO₄晶体中Cr离子主要是以Cr⁴⁺的形式存在,并且在晶体中并没有发现Cr³⁺的存在。