采用提拉法生长出无宏观缺陷、光学质量较好的不同掺钬量的单晶体Ho: LiNbO3,研究总结出了最佳生长工艺参数。测试了晶体的红外吸收光谱和紫外可见吸收光谱,分析了Ho³⁺掺杂浓度对OH-吸收峰位峰位的影响,从而解释了Ho³⁺在LiNbO3中的占位规律,结果表明Ho³⁺占据反位铌的位置。测试了晶体（300）面的X射线衍射,分析了Ho³⁺掺杂浓度对衍射峰半高宽的影响,从而得知晶体结晶质量随Ho³⁺掺杂浓度的升高而降低。用250nm光激发,测试了晶体的荧光光谱,用620nm光激发测试了晶体的上转换发光光谱。分析了Ho³⁺掺杂浓度对发光峰位和强度的影响,解释了上转换机制,即为激发态再吸收过程。根据Ho³⁺能级图对Ho³⁺的紫外可见吸收峰对应的跃迁光谱项进行了解释,利用Judd-Ofelt理论计算出Ho³⁺在LiNbO₃中的强度参数、自发辐射几率、能级寿命、荧光分支比等光谱参数,指出了易于实现激光发射的跃迁。分析了Ho³⁺掺杂浓度对光谱参数大小的影响,最终表明自发辐射几率和能级寿命随Ho³⁺掺杂浓度变化向相反的方向变化。用透射光斑畸变法测试了晶体的抗光损伤性能,研究了Ho³⁺掺杂浓度对晶体抗光损伤能力的影响,结果表明晶体抗光损伤能力随Ho³⁺掺杂浓度增大而提高,但掺杂浓度超过1mol%后晶体抗光损伤能力变化不大。