2μm波段的中红外固体激光器被广泛关注,在通信、医药和军事等领域有很多潜在应用,中红外激光晶体的市场需求变的越来越大,现阶段研究重点在于寻找大尺寸、高质量、高激光性能的晶体材料。本文主要研究2μm中红外波段的稀土离子掺杂氟化钇钠和氟化镥钠激光晶体。我们使用了经过改善过的布里奇曼方法,成功地结晶出了Tm³⁺、Ho³⁺、Yb³⁺单掺,Tm³⁺/Yb³⁺、Ho³⁺/Tm³⁺共掺α-NaYF₄晶体和Tm³⁺、Ho³⁺单掺,Ho³⁺/Tm³⁺离子共掺α-Na₅Lu₉F₃₂晶体,目的是研究Ho³⁺、Tm³⁺在².0μm波段的发光性能,以及Yb³⁺离子的对Tm³⁺离子的敏化作用。我们考虑Ho³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺离子的能级结构、离子间的相互作用的同时,从晶体的结构、红外透光性、理论的光谱参数、荧光衰减等多个角度研究了基质材料的光学特性。本文的主要研究内容如下:1.介绍了激光晶体的概念、实际应用和未来的发展,介绍了氟化物晶体的制备过程。同时分析和陈述了2.0μm激光晶体的特征和目前的研究情况,也介绍了氟化物晶体的特征、各方面性质,以及其性能表征和相应的基本理论,其中包括氟化钇钠和氟化镥钠激光晶体。2.分析了当稀土例子Ho³⁺离子的浓度处于变化,而Tm³⁺离子浓度是固定和当Tm³⁺离子的浓度处于变化,而Ho³⁺离子的浓度是固定的Tm³⁺/Ho³⁺共掺α-Na YF₄单晶晶体的2.0μm波段的光学特性。通过研究Ho³⁺离子和Tm³⁺离子的掺杂浓度与共掺α-NaYF₄晶体荧光强度的关系,获得两种掺杂方式的最优浓度,分别为:Tm³⁺（1.90mol%）/Ho³⁺（3.89mol%）、Ho³⁺（1.90mol%）/Tm³⁺（1.59 mol%）,对应的2.0μm波段的荧光寿命分别为:23.23ms、21.72ms,对应的最大受激发射截面分别为:1.06×10^-20 cm²、2.17×10^-20 cm²。分析结果表明氟化钇钠在²μm中红外固体激光器中有潜在应用价值。3.研究了以Tm³⁺离子为发光中心的Tm³⁺/Yb³⁺共掺α-Na YF₄激光晶体的中红外光谱性能和荧光衰减寿命。计算的1.8μm处的最大发射截面是1.63×110^-20 cm²,此时的能量传递率和能量传递效率分别为1543s^-1,83.8%。通过探讨Yb³⁺离子到Tm³⁺离子的能量传递过程,并计算出能量传递效率参数而得出的结果显示,氟化钇钠在²μm中红外固体激光器中有广阔前景。4.研究了以Ho³⁺离子为发光中心的Tm³⁺/Ho³⁺共掺Na₅Lu₉F₃₂激光晶体的中红外光谱性能和荧光衰减寿命。首次通过改进的改进的布里奇曼法生长出了Ho³⁺/Tm³⁺离子共掺α-Na₅Lu₉F₃₂单晶晶体,分析了DTA/TG和折射率曲线、荧光光谱,并运用Judd-Ofelt理论计算了Ho³⁺离子的J-O强度参数。计算出了Tm³⁺离子、Ho³⁺离子的吸收和受激发射截面并获得了2.0μm处的最大的发射截面。所有的结果参数表明Ho³⁺/Tm³⁺离子共掺α-Na₅Lu₉F₃₂晶体在未来的2.0μm激光应用中具有很大的优势。