晶体作为固体激光器的主要物质之一，因为其优良的光学、物化、机械和热学等性能而成为研究的重点，并得到应用与发展。自1961年首次观察到Nd³⁺离子在CaWO₄晶体中的激光输出以来，Nd³⁺离子由于其丰富的离子能级，且其808nm的吸收峰与泵浦源的泵浦波长相匹配，以及较大的吸收和发射截面的特性，成为激光晶体中普遍使用的激活离子。Nd³⁺离子掺杂到不同的钒酸盐基质晶体中，其中Nd：YVO₄晶体已经成为商用中小型激光器的主要材料，而Nd：GdVO₄晶体则更适用于高功率LD泵浦的固体激光器。我们所研究的Nd：YbVO₄晶体作为一种新型的掺Nd³⁺离子的激光晶体，其易于加工，化学性质稳定，具有良好的光学均匀性和热学特性。综上，对该晶体的研究不但完备了对掺稀土离子钒酸盐晶体的光学和热学性能认识，而且为下一步的激光特性打下基础。本论文主要研究如下：一、总结了固体激光器的发展过程、应用、特点，从激光晶体的分类、优良的激光晶体所具备的特点入手说明了晶体作为固体激光器工作物质之一的优势。总结了Nd³⁺离子作为掺杂离子在晶体中的发光特点以及各种掺Nd³⁺离子的激光晶体在应用上的优缺点。二、介绍了晶体的晶格振动光谱，包括拉曼光谱和红外吸收光谱。介绍了拉曼光谱的的经典和量子理论，并与红外吸收光谱相比较，明确了其各自的特点，并对振动光谱的选择定则进行了详细的阐述。通过商群理论，对Nd：YbVO₄晶体的简正振动模进行了分类，确定了晶体的拉曼活性振动模，分别为5A_1g、7B_1g、28_2g、10E_g，以及红外活性振动模，分别为2A_2g、9E_u，并利用共焦显微拉曼光谱仪通过选取四个不同的几何配置测得了其偏振拉曼光谱，利用红外光谱仪测量了红外吸收光谱，并指认了各拉曼和红外活性振动模所对应的振动频率，确认了YbVO₄晶体适宜Nd³⁺离子的掺杂。全面的研究了VO₄³⁺离子集团的振动方式。三、介绍了J-O理论及公式，测量了Nd：YbVO₄晶体的紫外-可见-近红外吸收谱，得到了中心波长为808nm吸收峰的半高宽为12nm，并在J-O理论的基础上，计算了晶体的光学参数，其三个晶场参数分别为Ω₂=6．88945×10^-20cm²、Ω₄=4．13394×10^-20cm²、Ω₆=4．54503×10^-20cm²，并由此得到⁴F_3／2能级的荧光寿命为178．69μs，1062nm处的荧光分支比为48．85％，积分发射截面为2．7867×10^-18cm²。分别在808nm、940nm激发下测得晶体室温发射谱，观察到了Nd→Yb以及Nd→Yb间的能量传递现象，测量了在1020、1062nm发射的晶体的激发谱。四、简单的介绍了物质热膨胀的物理意义，实验中测量了Nd：YbVO₄晶体三个方向的热膨胀系数，分别为α_a=2．5×10^-6／K、α_b=2．6×10^-6／K、α_c=8．7×10^-6／K。阐述了固体的热容与比热，实验中得到的定压比热为129．46-186．99 J／K·mol。列举了热传导的宏观与微观规律，利用晶体的密度和比热计算了热导率，得出a向和c向的热导率都随温度的升高而降低，且c向的热导率高于a向，比较了几种结构上相似的晶体的热学性质，Nd：YbVO₄晶体的热学性能适中，适于中小功率激光器。