氧化锆（Zr O2）具有物理化学性质稳定、折射率高、声子能量低(约470 cm-1)等优点,是一种比较理想的基质材料。由于氧化钇稳定氧化锆（YSZ）的熔点高达2700℃,限制了其单晶体的生长,而光学浮区法能很好的解决这一问题,且不需要坩埚,能避免被污染。在所有稀土离子中,Er3+和Tm3+的发光谱线窄、有丰富的能级、可以实现从可见到红外光的发射,是常见的发光离子,而Yb3+能促进Er3+和Tm3+之间的能量传递,提高发光效率,所以本实验将其用作敏化剂。通过调节三种稀土离子的浓度,Er3+-Yb3+-Tm3+体系能够实现多种发光颜色,其中白光应用最为广泛,可应用于激光晶体和显示器等领域。本文采用光学浮区法生长了较大尺寸（Ф6mm×40mm）,高质量的Tm2O3、Er2O3和Yb2O3掺杂氧化钇稳定氧化锆（YSZ）单晶体,表征了其微观结构和发光性能,探究了浓度和温度对晶体发光特性的影响,实现了白光输出,主要研究内容如下:（1）采用光学浮区法生长出两个系列的高质量单晶体,一个系列是固定Er2O3的浓度（1.50mol%）和Yb2O3的浓度（2.00mol%）,改变Tm2O3的浓度（记为x mol%Tm/Er/Yb:YSZ,其中x=0.075、0.100、0.150、0.200、0.250）,另一个系列为固定Tm2O3浓度（0.50mol%）和Yb2O3浓度（2.00mol%）,改变Er2O3浓度（记为x mol%Er/Tm/Yb:YSZ,其中x=0.05、0.10、0.20、0.25、0.30）。这些晶体均具有较高的透明度、无裂纹、无杂质。（2）对于x mol%Tm/Er/Yb:YSZ单晶体,样品在230-800 nm范围内有11个吸收峰,其光学带隙在4.74-4.77e V范围内;用980 nm的激光激发x mol%Tm/Er/Yb:YSZ晶体样品得到上转换发射谱,发现最佳掺杂浓度为0.15mol%,之后出现浓度猝灭,而在整个过程中,由Er3+产生的红光和绿光发光强度是单调递减的;0.15mol%Tm/Er/Yb:YSZ晶体样品的蓝光发射在25-250K温度范围内,随着温度的增加而增强,到50K后出现热猝灭,强度逐渐降低,说明温度对晶体的发光颜色有影响;根据上转换功率曲线测试结果,得出红光和绿光发射是双光子过程,而蓝光发射为三光子过程。（3）x mol%Er/Tm/Yb:YSZ系列单晶体均为立方相结构,且当Er2O3浓度为0.05 mol%、Tm2O3浓度为0.50 mol%、Yb2O3浓度为2.00 mol%时,在980 nm激光激发下,晶体的整体发光颜色接近白色,实现白光输出。据透射光谱显示,此时晶体的透射率达80%,透明度良好,在显示器、荧光晶体方面有重要应用价值。