由于Bi,Co离子掺杂特种固体材料在近红外宽带激光器与光纤放大器中存在重大应用前景,近几年该材料的制备与宽带发光特性的研究逐渐成为国内外学者关注的热点。这些材料通常集中于非晶体玻璃与玻璃光纤中,而晶体材料的报道很少。由于晶体具有有序的刚性格子状结构和高度对称的特点,所以能够提高发光中心的效率。另外,掺杂于晶态基质中的离子通常比在非晶态玻璃中更能理解和阐明发光中心的起源。在已发表的文献中,超宽带的Bi离子发光被归因于Bi⁵⁺, Bi⁺, Bi团簇等等,但发光起源仍然存在争论。本论文重点研究了掺Bi,Co的钨酸镉单晶体的坩锅下降法生长及Bi,Co离子的光谱特性,并对Bi离子以何种价态产生的超宽带发光做了初步的探索。论文第一章绪论概述了主族金属离子和过渡金属离子在激光材料的应用和最新研究进展,特别是关于近红外宽带发光材料的研究。总结了各国研究者对不同价态的Bi离子在玻璃和晶体中的研究成果。论文第二章研究了掺杂的钨酸镉单晶体的制备和性能表征。介绍了坩埚下降生长法、钨酸镉晶体的结构和实验中用到的各种科学仪器和测试手段。论文第三章研究了掺Bi的钨酸镉单晶体近红外宽带发光的光谱性质。在LD激光器产生的808 nm与980 nm光泵浦下,观察到弱的1396¹550 nm（中心波长1504 nm）荧光寿命分别为238μs,较强的1037¹274 nm（中心波长1078 nm）波段荧光寿命为294μs的两段近红外宽带发光。比较了从生长初期的青黄色到生长后期的血红色晶体的荧光强度,1504 nm波段逐步增强,而1078 nm波段逐步减弱。本文认为,1078 nm波段的荧光发射与Bi离子的掺杂有着密切关系,而弱的1504 nm荧光发射可能跟晶体中的杂质或掺杂后形成的缺陷等因素有关。论文第四章测定了掺Bi的钨酸镉单晶体晶体不同部位的吸收光谱、发射光谱和X光电子能谱（XPS）。在311 nm、373 nm、808 nm和980 nm光的激发下,分别观测到中心波长为470 nm、528 nm、1078 nm和较弱的1504 nm四个不同发射带。Bi:CdWO₄单晶的XPS谱分别与Bi₂O₃(Bi³⁺)和NaBiO₃(Bi⁵⁺)样品进行比较,推断Bi³⁺和Bi⁵⁺离子同时存在于CdWO4晶体中。可见光波段的470 nm与528 nm荧光发射起因于CdWO₄晶体基质中[WO₆]结构与掺杂于晶格中Bi³⁺离子的发光;而1078 nm的发射则起因于Bi⁵⁺离子的发光。XPS的分析结果与荧光强度的变化一致,沿着晶体生长方向,1078 nm的荧光强度逐步变弱,Bi⁵⁺离子的含量逐步减少;而528 nm的荧光强度则逐步增强,Bi³⁺离子的含量逐步增多。论文第五章研究了掺Co的钨酸镉单晶体坩埚下降法和在钨酸镉基质中的发光特性并确认钨酸镉基质的本征发光。观测到518nm、564nm、655nm三可见波段吸收带以及发光中心～1863nm（1323-2220nm）的超宽吸收带。可见波段的吸收归属于Co²⁺离子在八面晶格场中⁴T₁（F）→⁴A₂（F）,⁴T₁（F）→⁴T₁（P）跃迁叠加,而红外波段的宽带吸收则为八面体场Co²⁺离子的⁴T₁（F）→⁴T₂（F）能级跃起所致。在317nm和520nm波长光的激发下,观察到480nm和778nm波段较强的荧光发射,分别归属于CdWO₄晶体基质中钨酸根离子团[WO6]的电子-空穴对复合发光的和八面体晶格场中Co²⁺离子的⁴T₁（P）→⁴T₁（F）能级的跃迁。论文的结论部分总结了全文的实验研究成果,同时指出本研究存在的不足和对未来研究的展望。