固体可调谐激光器因其在医学、光通讯、激光测量等领域的广泛应用,所以对可调谐激光器的核心部件激光介质的研究意义非凡。掺铬锗酸盐激光晶体是一种潜在的可调谐激光材料,然而,因该类可调谐激光晶体难于生长,对晶体的结构、光学性能研究的系统性还不够,一定程度上阻碍了其在激光输出上的实际应用进程。因此,本文围绕过渡金属Cr离子分别掺杂锗酸盐基质晶体（LiInGeO4、Li2TiGeO5和Li2CaGeO4）的生长工艺与性能展开研究。生长Cr4+:LiInGeO4、Cr4+:Li2TiGeO5和Cr4+:Li2CaGeO4三种锗酸盐晶体,并系统研究三种晶体的生长工艺、结构、密度及光学性能,解决了掺铬锗酸盐晶体生长难问题,本文主要研究工作如下:采用高温固相法合成Cr4+:LiInGeO4、Cr4+:Li2TiGeO5和Cr4+:Li2CaGeO4三种掺铬锗酸盐晶体生长料（多晶料）,并对其进行一系列的性能表征,三种多晶料的合成温度为800～900℃,合成时间均为5 h。采用顶部籽晶提拉法制备Cr4+:LiInGeO4、Cr4+:Li2TiGeO5和Cr4+:Li2CaGeO4三种掺铬锗酸盐激光晶体,基于晶体生长机理和反复实验探索,分析确定晶体生长的温场位置及最佳工艺参数,转速为20～22 rad/min,降温速率为0.1～0.2℃/h,拉速为1～1.5 mm/d。通过对生长的三种晶体的X射线衍射分析、密度测试及Cr离子价态等物理结构方面研究,分析发现Cr4+:LiInGeO4晶体属于正交晶系,Cr4+:Li2TiGeO5晶体和Cr4+:Li2CaGeO4晶体均属于四方晶系;随着Cr离子掺杂浓度升高,三种晶体晶格常数随之增加,密度呈逐渐减小的规律,表明Cr离子的成功掺入;X射线光电子扫描能谱表明在0.4%Cr:LiInGeO4、0.6%Cr:Li2TiGeO5和6%Cr:Li2CaGeO4三种锗酸盐激光晶体中,Cr离子主要呈+4和+6价态,其中的Cr6+离子是由于Cr4+离子在空气中进一步氧化所导致的。通过对生长的三种晶体的吸收光谱、荧光发射光谱、荧光寿命等方面测试,研究了Cr离子与不同基质晶体结合的能级结构与光学性能,结果表明,在三种晶体的吸收光谱中,均具有Cr4+离子吸收峰;在三种晶体的荧光发射光谱中,均在重要的近红外波段1000～1500 nm范围内呈现出宽带发射行为,其中在x%Cr:LiInGeO4（x=0.2,0.4,0.6,0.8）晶体中,当x=0.4时,最强发射峰位于1156 nm(λex=808nm)处;在x%Cr:Li2TiGeO5（x=0.2,0.4,0.6,0.8）晶体中,当x=0.6时,最强荧光发射分别位于1140 nm(λex=824 nm)和1234 nm(λex=980 nm)位置处;在x%Cr:Li2CaGeO4（x=4,5,6,7）晶体中,当x=6时,最强荧光发射峰分别位于1197nm(λex=824 nm)和1192 nm(λex=980 nm)位置处,这一现象归因于Cr4+离子~3T2→~3A2跃迁;并进一步讨论了Cr4+离子在三种晶体中的浓度猝灭机制,分析认为是偶极-偶极相互作用;三种晶体的荧光寿命属于μs级,且均随着Cr4+离子掺杂浓度升高而呈下降趋势。