采用提拉法生长出了一系列不同Yb³⁺ （0.5,1.5,2.0,2.5,3.0 mol%）摩尔掺杂浓度的Yb: Ho: LiNbO₃单晶,其中Ho³⁺掺杂浓度固定为0.1 mol%。生长的晶体无宏观缺陷,有较好的光学均匀性。在晶体生长过程中,探索了其最佳生长工艺参数,其中,轴向温梯35-40℃/cm,径向温梯要对称、均匀,提拉速度为0.5-2.5mm/h,旋转速度为22-26r/min,保证了生长界面的平坦,降低了晶体组分不均匀性。X射线衍射结果显示,Yb: Ho: LiNbO₃晶体仍然保持基质LiNbO₃晶体本身的晶格结构,峰值的差异表明掺杂晶体的晶格常数和晶胞体积发生了变化,而且从实验结果可以看出,掺杂离子的进入使得晶胞的体积和未掺杂相比有所减少;晶体的紫外吸收光谱表明,稀土离子掺杂之后晶体的吸收强度明显增大,又进一步解释了掺杂离子在基质材料LiNbO₃中的占位规律,Yb³⁺和Ho³⁺优先取代的是反位Nb的位置,紫外吸收边先发生红移然后紫移;此外,结合生长晶体的红外光谱的测试,观察Yb:Ho:LiNbO₃晶体样品在3200–3800cm?1范围的红外吸收光谱可以看到,随着Yb³⁺掺杂浓度的增加,位于3481cm?1的OH?吸收峰的吸收强度降低,OH?吸收的降低有助于晶体的声子能量的降低,从而可见光的发光效率相应提高。泵浦光源为980 nm激光器激发下,在样品中分别观察到了Yb: Ho: LiNbO₃晶体红绿上转换发光光谱,在此基础上得到了上转换功率曲线,用以分析Yb: Ho: LiNbO₃晶体上转换发光机制。功率曲线的结果表明,绿光以及红光产生都主要是基于双光子过程,还有部分单光子过程参与。此外,由光谱可以看出,随着Yb³⁺浓度从0.5 mol%增加到2.0 mol%,会有更多Yb³⁺参与敏化作用,使得红绿上转换发光的强度都得到增强。而当Yb³⁺浓度继续增加,由于Yb³⁺的之间的合作敏化作用使得发光强度反而减弱。