铌酸锂晶体是一种优良的人工晶体，具有很多重要的性质，如声光效应、电光效应、压电效应、热电效应、光折变效应等等，在很多方面具有广泛的应用前景。然而，由于铌酸锂晶体具有特殊并且复杂的内部缺陷结构，尤其是它的紫外深能级结构更加复杂，人们对于它的很多宏观效应对应的微观结构仍然处在猜测的阶段，严重影响了铌酸锂晶体在紫外波段的应用。因此，在紫外波段尤其是紫外带边附近的相关研究对于搞清其基本缺陷结构和性质具有重要的意义。本论文通过对掺杂铌酸锂晶体紫外带边附近的光折变效应的研究以及紫外带边光谱结构的测量和分析等手段系统地研究了掺杂铌酸锂晶体的深能级缺陷结构及其光学性质。论文的第一章综述了铌酸锂晶体的基本物理性质、目前关于铌酸锂晶体的缺陷结构模型以及铌酸锂晶体的非线性效应及主要应用。第二章着重介绍了光折变非线性效应的基本理论与表征方法，包括光折变效应的物理机制及探测手段，并且对于紫外吸收谱的研究方法也做了较系统的介绍。第三章系统介绍了二价、三价掺杂铌酸锂晶体在325nm紫外带边附近的光折变效应。过去对紫外光折变效应的研究大多使用的是351nm激光，研究发现铌酸锂晶体的紫外光折变效应呈现出与可见光截然不同的结果，引起了人们的广泛关注。更短波长的紫外激光可以激发更深能级上的载流子，通过对掺镁、掺锌以及掺铟铌酸锂晶体的325nm紫外光折变效应的研究，发现在325nm，这些高掺杂铌酸锂晶体的紫外带边光折变效应明显强于351nm的结果。例如，在掺锌9mol%样品中，我们得到了高达38cm-1的二波耦合增益以及高达37.7cm/J的灵敏度；而掺镁9mol%样品的光折变记录响应时间只有73ms，也是目前铌酸锂晶体中测得的最短的响应时间。这些结果都说明，对于这些高掺杂样品，325nm是光折变全息存储的极为适宜的波段。通过对镁铁双掺铌酸锂晶体紫外光折变效应的研究，我们发现铁的掺入可以显著地增强掺镁铌酸锂晶体的光折变全息存储性能。第四章系统研究了四价掺杂铌酸锂晶体——掺铪和掺锡铌酸锂晶体在325nm处的紫外带边光折变效应。发现与可见光的情况相反，同成分纯铌酸锂晶体在掺锡以后紫外光折变效应有了显著的提高。另外，掺铪也起到了促进紫外光折变效应的作用。我们的实验结果说明，掺铪铌酸锂晶体和掺锡铌酸锂晶体是很好的紫外光折变材料，因为它们具有低掺杂阈值，快响应速度，很强的抗光斑畸变能力和较高的衍射效率。第五章对于同成分掺镁、掺铪和掺锆的铌酸锂晶体以及近化学计量比铌酸锂晶体的紫外带边结构进行了光谱研究，并且运用Bose—Einstein单声子模型以及Urbach定则对实验结果进行了理论分析。实验发现所有样品的光谱都具有很强的温度依赖性，紫外带边的位置随温度的升高会产生明显的红移。无论是Bose-Einstein拟合还是Urbach拟合的结果都表明，当掺镁、掺铪或掺锆浓度超过阈值以后，与吸收有关的有效声子的能量明显下降，并且电子—声子相互作用强度也在阈值浓度以上突然减弱，这些拟合结果很好地从微观上解释了为什么当这些“抗光折变掺杂离子”的浓度超过阈值以后铌酸锂晶体的光电导显著增强，进而抑制了可见光波段处的光折变效应。另外，随着晶体中锂含量的增加，发现在近化学计量比铌酸锂晶体中与吸收有关的有效声子的平均能量也相对于同成分样品有明显的下降，并且它的电子—声子相互作用也有所减弱。随着晶体温度的降低，所有铌酸锂晶体的吸收边发生紫移，而且在带边附近出现新的紫外吸收带。该紫外吸收带覆盖了我们紫外光折变效应的实验波段（325nm）。并且，这个紫外吸收带的峰值高度与掺杂铌酸锂晶体紫外光折变效应的变化规律十分相似，因此有理由认为，这个紫外吸收带对应的缺陷结构在铌酸锂晶体的紫外光折变过程中起到了重要的作用。第六章总结了本论文的主要研究成果及其意义，并对未来的关于掺杂铌酸锂晶体缺陷结构的研究工作进行了展望。