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本研究采用提拉法生长出无宏观缺陷、光学均匀性较好的双掺Mg/Er-LiNbO3、双掺In/Er-LiNbO3及双掺Sc/Er-LiNbO3三个系列晶体材料。通过红外吸收光谱、红外光谱的差分谱与Lorentz三峰分解谱、紫外吸收谱、X射线衍射谱，揭示了抗光损伤掺杂剂Mg、In和Sc等掺杂浓度的变化对晶体缺陷结构的影响。 研究发现：当Mg2+、In3+掺杂浓度低于各自的阈值浓度时，Er3+的近红外1.54μm波段的发射性能降低，而绿光上转换发射性能提高；当Mg2+、In3+掺杂浓度达到或高于各自的阈值浓度时，Er3+的近红外1.54μm波段的发射性能骤然提高。掺杂8mol％Mg2+的晶体中Er3+的4I13/2能级寿命为2.57ms，比未掺杂Mg2+的提高了11.7%、掺杂3mol%In3+的为2.62ms，比未掺杂In3+的提高了13.9%；而绿光上转换发射性能明显降低，掺杂8mol%Mg2+的晶体中Er3+离子的4S3/2能级寿命为3.3μs，比未掺杂Mg2+的降低了82.2%、掺杂3mol%In3+的为7.8μs，比未掺杂In3+的降低了57.4%。但Sc3+掺杂降低了1.54μm波段的发射性能，而略微提高了绿光上转发射性能。结合缺陷结构与能级结构分析了发射机制，Er3+团位束浓度的变化是导致上述两个发射波段发射性能变化的直接原因。能量传递与激发态吸收共同构成了电子能级跃迁的通道，两者所占比重的变化导致了近红外与绿光上转换发射性能此低彼高的现象。 吸收光谱显示：抗光损伤离子掺杂导致Er3+的11个吸收峰的强度与截面积明显改变、某些吸收峰的峰位发生红移、某些位置出现新的吸收峰出现与某些原有吸收峰消失等丰富的吸收光谱特性。结合J-O理论，计算了Er3+的理论发射性能，理论计算结果与实验结果基本一致。 晶体的抗光损伤能力随着抗光损伤离子掺杂浓度的提高而提高，抗光损伤元素与铒双掺铌酸锂晶体的抗光损伤能力比单掺铒铌酸锂晶体的提高了至少两个数量级。 根据测试的结果可知，当Mg2+、In3+掺杂浓度低于各自的阈值浓度时，Er3+大部分占据Li位而小部分占据Nb位形成孤位Er3+缺陷中心与Er3+团位束缺陷中心(ErLi2+-ErNb2-)；当Mg2+、In3+掺杂浓度达到或超过各自的阈值浓度时，Er3+团位束缺陷中心的浓度急剧降低或消失。 综上所述，高掺Mg2+、In3+的双掺Mg/Er-LiNbO3晶体和双掺In/Er-LiNbO3晶体均具有优良的近红外波段的发射性能、弱的绿光上转换发射性能、强的抗光损伤能力，是优良的波导器件基质材料。