发展不同波长激光是现代激光技术的热点研究方向之一。不同波长的激光面向着不同的应用领域,如可见光激光因优异的显色能力被应用在显示、光刻等领域;1μm激光能实现高功率、大能量激光输出,被广泛应用于工业加工、激光武器等领域;1.5μm激光处于人眼安全波段,常应用于激光通讯领域;2μm激光对人体组织有很强的切割能力,是优良的医疗手术激光光源。氟化钙（CaF₂）材料具有宽的透光范围,低的声子能量,以及低的折射率等优异的性能,而三价稀土离子(RE³⁺)掺杂CaF₂中丰富的对称性格位结构赋予了RE:CaF₂非常宽的吸收和发射带,这使得RE:CaF₂材料适合应用在不同波段可调谐激光领域。目前关于RE:CaF₂研究主要集中在单晶方面,RE:CaF₂单晶存在激光损伤阈值较低、不能实现RE³⁺离子高浓度均匀掺杂等问题。而RE:CaF₂透明陶瓷可以很好的弥补这些问题。本论文以CaF₂陶瓷为基质,Nd³⁺、Yb³⁺、Er³⁺、Ho³⁺和Tm³⁺等稀土离子作为掺杂离子,采用共沉淀法制备了1at.%Nd:CaF₂、1at.%Er:CaF₂、2at.%Ho:CaF₂、4at.%Tm:CaF₂纳米粉体及不同Yb³⁺掺杂浓度CaF₂纳米粉体。并开展了应用于1μm、1.5μm和2μm波段激光的RE:CaF₂透明陶瓷的制备与性能研究:（1）采用共沉淀法制备1at.%Nd:CaF₂、1at.%Er:CaF₂、2at.%Ho:CaF₂和4at.%Tm:CaF₂和不同浓度Yb³⁺掺杂CaF₂纳米粉体,研究了不同稀土离子种类和Yb³⁺的掺杂浓度对粉体性能的影响。实验结果显示1at.%Nd:CaF₂、1at.%Er:CaF₂、2at.%Ho:CaF₂和4at.%Tm:CaF₂纳米粉体的平均颗粒尺寸分别为57 nm、60 nm、54 nm和44 nm。随着Yb³⁺浓度增加,Yb:CaF₂纳米粉体的平均颗粒尺寸逐渐减小。所有RE:CaF₂粉体均为纯相。（2）通过空气预烧结合热等静压烧结（HIP）制备了1at.%Nd:CaF₂、1at.%Er:CaF₂、2at.%Ho:CaF₂、4at.%Tm:CaF₂透明陶瓷,分别研究了预烧温度对HIP前后不同稀土离子掺杂CaF₂陶瓷致密度、显微结构以及光学质量的影响。研究结果表明,空气预烧温度为625^oC时,HIP后处理得到的1at.%Nd:CaF₂、1at.%Er:CaF₂和4at.%Tm:CaF₂透明陶瓷均具有最优的光学质量。其中1at.%Nd:CaF₂透明陶瓷在1200 nm处直线透过率为85.0%;1at.%Er:CaF₂透明陶瓷在1300 nm处直线透过率为90.2%,接近理论透过率;4at.%Tm:CaF₂透明陶瓷在1400 nm处的直线透过率为88.0%。当预烧温度为600^oC时,2at.%Ho:CaF₂透明陶瓷的光学质量最佳,在1300 nm处的直线透过率为92.6%,非常接近理论透过率。（3）分别对1at.%Nd:CaF₂、1at.%Er:CaF₂和4at.%Tm:CaF₂透明陶瓷进行了吸收系数以及吸收截面的计算。1at.%Nd:CaF₂透明陶瓷在792 nm处具有最大的吸收截面为0.74×10^-20cm²,1at.%Er:CaF₂透明陶瓷在1530 nm处的吸收截面为0.37×10^-2020 cm²,4at.%Tm:CaF₂透明陶瓷在676 nm处具有最大的吸收截面为0.43×10^-2020 cm²。同时系统研究了2at.%Ho:CaF₂透明陶瓷的光谱性能,该陶瓷在1943nm处的吸收截面为0.25×10^-2020 cm²,在2031 nm处的发射截面为0.39×10^-20cm²。