紫外激光器由于具有脉冲宽度窄、波长短、速度快、输出能量大、效率高、寿命长等特点,大量应用于医疗、能源、工业加工和科研等领域。窗口材料处在“光学链条”的末端,负载能量高,极易发生激光损伤,限制能量输出上限,降低激光系统运行的可靠性和稳定性。氟化钙晶体的截止波长短、紫外透过率高、禁带宽度大、非线性折射率n2低、折射率温度系数（dn/d T）小,具有非线性自聚焦效应小、光学畸变小和理论损伤阈值高等特点,是一种理想的紫外窗口材料。然而,在实际使用过程中,氟化钙晶体容易沿（111）面发生解理,导致其实际损伤阈值远低于理论值,严重制约了氟化钙晶体的实际应用。本文运用材料组分设计,通过掺杂稀土阳离子(RE3+)引入间隙Fi-,利用RE3+与间隙Fi-之间的团簇作用增加解理面之间的键合数,以达到增强层间结合力、降低解理效应并提高损伤阈值的目的。利用坩埚下降法生长了大尺寸的CaF2、0.5at.%Y-CaF2和1at.%Y-CaF2晶体,通过对晶体结构、光学性能、热学性能、（111）面间力学性能和损伤性能的研究,探讨了氟化钙晶体解理效应和损伤阈值的关系,同时探究了不同组分的氟化钙晶体的损伤机理。主要研究内容如下:（1）采用坩埚下降法制备了大尺寸Y:CaF2晶体,研究了不同浓度Y掺杂Y:CaF2的晶体结构的影响,发现低浓度Y掺杂没有对氟化钙晶体的结构造成显著的影响;随着掺杂浓度的增大,Y:CaF2晶体的Raman的半峰宽增加,表明晶体的局域无序性增大。（2）根据对氟化钙晶体损伤结果分析,结合文献团簇模拟结果,提出了运用低浓度惰性稀土Y3+对氟化钙晶体进行掺杂改性,通过形成团簇进而降低解理效应的方法,并通过力学性能实验验证了这一论点。结果表明,与纯CaF2相比,0.5at.%Y-CaF2和1.0at.%Y-CaF2晶体的剪切应力分别提高了117.1%和14.7%。氟化钙是一种很有前景的光学材料,其光学性能和热学性能与其服役过程密切相关。因此,本文还探究了惰性稀土Y3+掺杂对氟化钙晶体透过率、应力双折射、热导率和热膨胀系数的影响,结果表明,低浓度Y3+掺杂对氟化钙晶体的光学性能和热学性能影响较小,对氟化钙晶体的基本服役性能影响不大。（3）对不同组分的晶体进行了损伤分析,纯CaF2的零几率损伤阈值为12.2 J/cm~2,0.5at.%Y和1at.%Y掺杂的CaF2晶体的零几率损伤阈值为29.8 J/cm~2和15.4 J/cm~2,相比纯晶体分别增大了144.3%和26.2%,其损伤阈值高达29.8 J/cm~2,高于报道最高损伤阈值的39.9%;在相同的激光能量密度下,0.5at.%Y-CaF2和1.0at.%Y-CaF2晶体的损伤面积低得多。利用SEM、EDS、XPS和化学腐蚀法,对Y:CaF2晶体损伤行为和损伤机理进行了分析,结果表明损伤形貌为材料表面发生开裂和局部玻璃化,损伤过程则包含表层材料的分解、氧化以及中性Ca~0、F~0和CaF~0的形成。Y3+掺杂提高氟化钙晶体损伤阈值的机制在于增强了氟化钙的团簇作用进而提高了晶体的力学性能,降低了材料表面的分解氧化过程,与此同时,Y3+—Fi-之间的固溶强化作用降低了氟化钙晶体的位错密度。