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采用提拉法生长出了无宏观缺陷、光学均匀性良好的不同[Li]/[Nb]比Zr:Mn:Fe:LiNbO3单晶。在晶体生长过程中，选择了最佳工艺参数（温度梯度、旋转速度和提拉速度），保证了固液界面的平坦，减小了分凝造成的晶体成分的不均匀。 X-射线衍射结果表明，Zr:Mn:Fe:LiNbO3晶体仍保持LiNbO3晶体原有的晶格结构，但晶格参数发生变化，随着[Li]/[Nb]比的提高晶格参数有增大的趋势。采用紫外可见吸收光谱和红外光谱，分析了离子在晶体中的占位情况。 利用二波耦合方法测试了 Zr:Mn:Fe:LiNbO3晶体的全息存储性能，包括衍射效率、响应时间、擦除时间、光折变灵敏度和动态范围等。结果表明晶体中[Li]/[Nb]比的变化会显著影响晶体的全息存储性能，[Li]/[Nb]比增大，晶体响应时间缩短，光折变灵敏度增加，全息存储性能得到明显改善。采用透射光斑畸变法测试了Zr:Mn:Fe:LiNbO3晶体的抗光损伤性能，结果表明随着[Li]/[Nb]比增加晶体的抗光损伤能力增强。以均匀紫外光为开关光，He-Ne激光作为记录光，Fe离子充当较浅能级，Mn离子充当较深能级，对Zr:Mn:Fe:LiNbO3晶体进行了双光子固定非挥发全息存储实验。结果表明固定衍射效率达到10％。采用Zr:Mn:Fe:LiNbO3晶体为存储介质进行了全息图像存储和相关识别实验。实验结果表明，Zr:Mn:Fe:LiNbO3晶体存储的图像清晰，存储速度快。存储200幅图像做相关识别实验，正确率为100％。