超强超短激光技术正在向新一代、全LD泵浦方式发展,所采用的激光介质主要是掺Nd玻璃和掺Yb晶体.由于Yb离子是典型的三能级系统,激光下能级粒子热布居数高,实现粒子数反转阈值高,且激光输出性能随温度影响大.Nd3+离子的1μm激光为典型的四能级结构,激光输出阈值低,激光稳定性和光束质量受温度影响小.但是,Nd3+离子4f3电子轨道与晶场的耦合作用较弱,吸收和发射光谱相对较窄,必须掺杂于无序结构的玻璃介质中,通过非均匀加宽效应后,才能适用于超快激光输出.例如,意大利科学家Agnesi等采用Nd硅酸盐玻璃实现了LD泵浦的80fs超快激光输出.然而,玻璃介质差的热学性质将制约其应用,特别是无法适用于高重频工作的超快激光运转,探索在热导率高的晶体基质中实现Nd3+离子的宽光谱有望解决其在全LD泵浦超强超短激光领域的应用瓶颈.Nd离子掺入CaF2晶体中能够实现宽的光谱效应.其物理机制是：三价态的稀土离子取代二价的Ca离子需要产生间隙的F-离子作电荷补偿,而间隙F-离子在晶格中可以处于多个非等效的位置上,从而形成多种局域配位结构的稀土离子,产生光谱非均匀加宽效应.本文研究了共掺三价缓冲离子Y3+对Nd∶CaF2晶体中Nd3+离子局域配位结构的影响规律,以及局域配位结构的变化对Nd3+离子的吸收光谱性能、荧光量子效率的影响规律及其机理,并初步实现了CW激光输出.