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本文研究了纯的和掺Tm3+，Tm3+/Yb3+，Er3，Pr3+，Dy3+离子的LiGd(MoO4)2晶体的生长、表征、热学性能、光谱性能。采用提拉法(Czochralski)分别生长出尺寸为Φ46×27 mm3、Φ45×21mm3、Φ40×24 mm3、Φ43×26 mm3、Φ47×25 mm3的Re3+：LiGd(MoO4)2(Re=Tm3+，Tm3+/Yb3+，Er3，Pr3+，Dy3+)晶体。用X射线粉末衍射的方法进行物相分析，将得到的粉末XRD谱图与标准的LiGd(MoO4)2谱图进行比较；用电感耦合等离子体发射光谱分析法测定了掺杂离子在晶体中的含量。研究了Re3+∶LiGd(MoO4)2(Re=Tm3+，Tm3+/Yb3+，Er3+，Pr3+，Dy3+)系列晶体的吸收谱、荧光谱以及荧光寿命。根据J-O理论计算了它们的光谱参数：谱线强度、振子强度、荧光衰减几率、荧光分支比及荧光寿命等。利用倒易法和Füchtbauer-Ladengurg(F-L)方程计算了这些离子主要跃迁的发射截面和某些跃迁的增益截面。通过这些参数的理论计算，预测了这些跃迁产生激光的可能性。Tm3+∶LiGd(MoO4)2晶体的吸收谱在800nm附近都存在着一个较强的吸收峰，该峰是由Tm3+离子3H6→3H4跃迁引起的。该吸收峰很强，而且与与商业化激光二极管GaAlAs发射波长相匹配，计算结果表明晶体在800nm附近都有较大的半高宽和较大的吸收截面，有利于激光二极管的泵浦。
本文用倒易法进行了Tm3+/Yb3+∶LiGd(MoO4)2晶体1.8μm发射截面和增益截面的估算。得到π偏振和σ偏振光谱在1797nm处的最大的发射截面分别是4.61×10-20 cm-2和5.19×10-20 cm2。P=0.5时，σ偏振和π偏振光谱在1.8μm附近最大增益截面分别为1.83×10-20 cm2和2.01×10-20 cm。这些数据表明了Tm3+/Yb3+∶LiGd(MoO4)2晶体是有可能实现1.8μm激光输出的。研究了Er3+：LiGd(MoO4)2晶体的室温偏振吸收光谱、偏振荧光光谱和荧光寿命，利用F-L公式计算了晶体的发射跃迁截面，得到π偏振和σ偏振光谱在1536nm处的最大的发射截面分别是3.09×10-20 cm2和4.32×10-20 cm2。研究了Pr3+∶LiGd(MoO4)2晶体的室温偏振吸收光谱、偏振荧光光谱，计算了652 nm处对应的3p0→3F2跃迁截面，π偏振光谱和σ偏振光谱的最大的发射截面是分别为3.81×10-19 cm2和2.48×10-19 cm2。研究结果表明Pr3+∶LiGd(MoO4)2晶体可望实现红色激光输出。Dy3+∶LiGd(MoO4)2晶体在800nm附近有较大的吸收截面和半高宽，有利于激光二极管的泵浦。利用F-L公式计算了4F→6H13/2跃迁的发射截面，π偏振光谱在574nm和σ偏振光谱在575 nm的最大的发射截面是分别为1.226×10-20cm2和1.023×10-20 cm2,研究结果表明Dy3+∶LiGd(MoO4)2晶体可能实现黄色激光输出。