稀土离子因具有独特的电子能级结构和反斯托克斯效应而在上转换发光领域受到广泛关注。稀土离子的发光范围可覆盖红外光至深紫外波段。然而,稀土离子的发光转换效率受非辐射能量损失影响较大,限制了高能量光子上转换发光性能,深紫外波段的上转换发光是目前的研究热点。激光的出射需要光学微腔提供增益反馈。因此,通过提高微腔的品质因子,降低发光损耗,实现高能量深紫外激光输出,推动稀土在光学以及生物化学领域进展,具有重要意义。本课题将稀土掺杂溶胶与回音壁模式（WGM）光学谐振腔相结合,可以获得片上集成的深紫外激光器件。本文以实验上制备条件较容易实现的溶胶凝胶法制备稀土掺杂玻璃材料,以CaF2作为基质材料。CaF2具有较低的声子能量、较好的机械特性、物理化学性质。最终将干凝胶样品通过热处理的方式制备获得尺寸均一、结晶度高、分散性好、表面规整的上转换稀土掺杂CaF2玻璃。本文中利用半导体加工工艺,即光刻和感应耦合等离子体刻蚀工艺相结合的方式制备悬空结构的WGM光学微腔,通过工艺参数优化,获得表面质量较好、结构完整、洁净程度较高的高品质光学微盘。经过CO2激光器回流后形成的微环芯腔Q值达到7.8×10~6,稀土掺杂的微环芯腔的品质因子达到5×10~5。本文通过980 nm连续激光泵浦,对稀土掺杂CaF2玻璃的荧光发光性能进行了研究。Yb-Tm掺杂体系实现能量转移上转换发光。Yb3+作为敏化剂吸收红外区的激光能量,传递给活化剂Tm3+离子,分别在可见光区649 nm,477 nm,451 nm处,紫外区362 nm,348 nm,深紫外区289 nm处实现了上转换发光,CaF2:Yb/Tm具有较高的上转换效率。通过五光子连续吸收的过程,Tm3+离子实现了~1I6→~3H6能级跃迁,获得了289 nm深紫外荧光输出,且发光强度较高。本文将CaF2溶胶旋涂在WGM光学微盘表面,通过CO2激光器回流后形成微环芯腔。进行热处理后,获得深紫外片上激光器件。对其激光性能测试,在4.8 m J-2较低阈值下实现了289 nm深紫外激光的出射。结果表明光学微腔的质量较高,能量损耗较低,Tm3+离子在~1I6能级处达到了粒子数反转条件。稀土离子与光学谐振腔的成功结合也为其应用于光子器件,生物成像,发光探针等领域提供了可能。