掺Yb³⁺的激光增益介质具有吸收带宽和荧光带宽宽、荧光寿命长、以及热导性良好等特点，因此它在高功率以及超短脉冲激光应用方面具有很大的潜力。目前，国内外对YAG作为基质的激光增益介质做了大量的研究报道，而对Yb³⁺:Y₂O₃作为激光增益介质的研究并不多见。本论文中选用了声子能量较低的Y₂O₃作为基质材料，制备了一系列的掺Yb³⁺氧化钇纳米材料，并将部分烧制成瓷，对其光学性能方面进行了理论和实验研究，为新型激光材料的研究、开发奠定理论和实验基础。具体的研究内容如下：1.为了获得性能优异的纳米颗粒，也就是粒径均匀、分散性好、尺度小的Yb³⁺:Y₂O₃纳米粉体，本文采用共沉淀法合成了Yb³⁺掺杂Y₂O₃纳米粉体，并对实验条件进行了系统的研究。实验结果表明，采用氨水共沉淀法制备Yb³⁺:Y₂O₃纳米颗粒的粒径为50～100nm，pH值为8<pH<9；碳酸氢铵共沉淀法制得的Yb³⁺:Y₂O₃纳米粉体的粒径为40～80nm.，最佳工艺参数为：滴定速度为1ml／min、pH值为8、煅烧温度为1000℃、保温时间为3小时，2.对不同掺杂浓度的纳米粉体进行研究，结果表明Yb³⁺离子的淬灭浓度为10mol%，荧光寿命随着Yb³⁺离子浓度的增加而减小。为了消除纳米颗粒表面上的羟基对激活离子Yb³⁺的影响，提出了控制真空度的方法。实验结果表明，随着真空度的提高，荧光寿命显著提高，3×10-2Pa出现最大值为1.18ms；3×10-2Pa至8×10-4Pa，其寿命骤降至191μs。说明适当的提高真空度是减少Yb³⁺:Y₂O₃纳米颗粒表面吸附的有效办法，可以有效地避免纳米颗粒表面的O-H对发光离子的淬灭作用，从而提高荧光效率；发现了体系处于高真空状态时，纳米粉体的荧光寿命随着真空度的提高而下降的现象，为Yb³⁺:Y₂O₃在纳米激光材料方面的应用提供了一条新思路。3.较为详细地考察了Yb³⁺:Y₂O₃纳米粉体的烧结性能、不同温度烧结的坯体气孔分布状况、晶粒生长现象和不同温度烧结的坯体微观组织形貌。实验结果表明，坯体中的气孔尺寸和晶粒尺寸的比值仅与相对密度有关，与初始晶粒度和素坯密度无关。粉体烧结过程的微观组织发展从机制方面体现在致密化的过程同时伴随有晶粒生长过程。研究了粉体的团聚、粉体的成形方法及烧结工艺与透明陶瓷透过率的关系，确定了影响透明陶瓷透明性能的主要因素。基于吸收光谱和荧光光谱，通过理论计算，详细评价了我们烧制的Yb³⁺:Y₂O₃透明陶瓷的光学性能。结果表明：这种陶瓷材料在具有大的荧光寿命的同时，仍有较大的受激发射截面，在固体激光介质方面有潜在的应用价值。