铌酸锂晶体是一种应用广泛的多功能晶体，它具有良好的压电、非线性光学、光电以及光折变性能。该晶体可以实现全息存储，目前这方面的应用已经得到了广泛研究。本文利用第一性原理计算方法研究理想铌酸锂晶体，单掺杂铌酸锂晶体以及双掺杂铌酸锂晶体的电子结构和光学性质。所有计算采用广义梯度近似下的平面波超软赝势方法，通过计算晶胞总能量并进行几何优化，得到基态平衡模型，并以此模型为基础对晶体能带结构、态密度、分态密度、电子布居、差分电子密度、介电函数、能量损失函数、反射谱以及吸收谱进行计算，并分析计算结果，揭示掺杂离子对于晶体电子结构的改变，以及对于光学性质的影响。主要研究内容及结果如下：（1）建立了理想铌酸锂晶体的结构模型，对其进行优化，并计算了电子结构和光学性质。分析结果表明，理想LiNbO₃晶体是间接带隙半导体，价带和导带主要由O原子的2ρ轨道和Nb原子的4d轨道贡献，两者之间形成共价键。O原子为电子受主，Nb原子为电子施主。理想LiNbO₃晶体具有明显的各向异性，并对可见光有良好的透射率。介电函数、能量损失函数、反射谱和吸收谱的各项峰值存在明显联系，都与电子的带间跃迁有关。（2）通过对Mn:LiNbO₃晶体、Fe:LiNbO₃晶体和Ru:LiNbO₃晶体的电子结构和光学性质的计算和分析。得到如下结论：掺杂产生了杂质能级，主要由Mn、Fe和Ru的d轨道贡献。掺杂降低了电子跃迁所需能量，同时也降低了各原子的电子轨道能量。晶体中最高占据轨道从O的2ρ变为Mn、Fe和Ru的d轨道。掺杂离子在晶体中同时充当电子的施主与受主。Fe的掺杂使Fe:LiNbO₃晶体的能量损失函数有较大的增加，会对光存储的效率有一定影响。Mn、Fe和Ru的掺杂都使晶体的光学性质在可见光低能范围发生变化，吸收谱在可见光区域产生吸收峰，有利于晶体全息存储的应用。（3）计算了Mn:Fe:LiNbO₃晶体、Mn:Ru:LiNbO₃晶体和Fe:Ru:LiNbO₃晶体的电子结构和光学性质。分析结果表明，双掺杂引入了位置不同的两个杂质能级，Mn:Fe:LiNbO₃晶体中Fe杂质能级为深能级，Mn杂质能级为浅能级；Mn:Ru:LiNbO₃晶体中Ru杂质能级为深能级，Mn杂质能级为浅能级Fe:Ru:LiNbO₃晶体中Ru杂质能级为深能级，Fe杂质能级为浅能级。通过吸收谱的分析，得出双掺杂在可见光区域吸收率明显提高。三种晶体在可见光区域都有明显的吸收峰出现，并且它们的位置与实验结果相符的很好。晶体在低能区域产生吸收峰说明深浅能级的电子结构发挥了作用。