为保障我国相关**重大工程对低吸收蓝宝石晶体材料的需求，本文通过自主研制的晶体生长设备，成功生长了低吸收蓝宝石晶体。该晶体在紫外、可见光、近中红外波段展现出了良好的透过率，波长250~400 nm的透过率大于83%，波长400~4 200 nm的透过率超过85%。在晶体不同区域进行取样表征测试，得到晶体的平均位错密度为253.19 cm-2，摇摆曲线对称且峰形尖锐，半峰全宽为14″。此外，值得注意的是，晶体在1 064 nm处的光吸收系数均在(23.3~30.4)×10-6 cm-1，表明晶体内部的杂质元素得到有效控制，晶体光学性能优异，可用于高能激光系统、空间相机镜头等应用场景。

为进一步满足当前新型显示技术、航天、航空等领域对大尺寸、高品质蓝宝石材料的需求，本文采用改良泡生法，通过自主研发的蓝宝石晶体生长设备，生长出质量达720 kg的大尺寸、高品质蓝宝石晶体。该晶体可加工成直径640 mm，无气泡和小角度晶界的大尺寸蓝宝石面板。对晶体上、中、下不同位置的品质进行检测分析，得到晶体的位错密度小于475 cm-2，摇摆曲线半高宽（FWHM）小于0.004 6°，在400~4 000 nm波段的透过率大于83%，表明晶体内部的微缺陷得到有效控制，晶片的结晶性能和光学性能极佳，达到了预期。

采用泡生法生长了115 kg级大尺寸钛宝石(Ti∶Al2O3)晶体，晶体外形完整无开裂，制备了口径达300 mm的高质量大口径钛宝石单晶样品。在X射线和α粒子激发下测试了晶体的闪烁发光性能。结果表明,Ti∶Al2O3晶体的闪烁发光包含近红外和近紫外发光。近红外发光来源于Ti3+特征发射，效率较高，衰减时间慢。近紫外发光来源于Ti局域激子发光和F+心发光，具有较快的衰减时间，其光输出与掺杂导致的自吸收有关。α粒子激发下，光产额达到1 130.5 pe/MeV，其中快成分光产额为29.6 pe/MeV。

钛宝石单晶是重要的可调谐激光晶体材料，当前的研究重点在于获取大尺寸、高质量钛宝石晶体来满足高能激光发展的需求。采用先进泡生法(KY)生长技术，通过对生长工艺的优化控制，成功生长出了高质量的30 kg级钛宝石晶体，钛的掺杂离子数分数为0.2%。实验测试结果表明，晶体中钛离子浓度分布均匀，光学性能良好，晶体品质因素（FOM）值大于200。实验结果对于实现高质量、大尺寸钛宝石晶体的生长及其激光应用具有十分重要的意义。

钨酸钆钾(KGd(WO4)2,简称KGW)是一种新型的激光基质材料。以Yb3+作为Ho3+的敏化剂,采用泡生法生长出了单斜晶系的Ho∶Yb∶KGW晶体。通过X射线衍射仪(XRD)分析确认所生长的晶体为β-Ho∶Yb∶KGW。热重与差热分析(TG-DTA)测试结果表明,晶体的熔点为1072.31 ℃,相变温度为1043.09 ℃。测试了晶体的吸收光谱,对吸收峰值归属进行了确认,计算了相应的光谱参数。Yb3+在981 nm处吸收峰较强,半峰全宽(FWHM)为14 nm。从荧光光谱可以看出,在1022 nm附近,Yb3+发射主峰的半峰全宽达16 nm,对应的是Yb3+的2F5/2和2F7/2的能级之间的跃迁;Ho3+在1985 nm处的荧光发射峰半峰全宽为45 nm左右,发射截面积为1.79×10-20 cm2。

对顶部籽晶提拉法(TSSG)进行了改进,采用泡生法生长KYb(WO4)2晶体(简称KYbW),以0.05 ℃/h的速率降温生长,转速5～10 r/min,生长周期10～15 d,降温速率15～20 ℃/h。研究了KYbW晶体的结构,给出了两种晶胞的选取方法。通过晶体的X射线衍射(XRD)谱,计算出晶体的两种晶格常数分别为a=1.061 nm,b=1.029 nm,c=0.749 nm,β=130.65°;a′=0.807 nm,b′=1.029 nm,c′=0.749 nm,β′=94.34°。测得晶体的吸收光谱,结果表明其吸收带在920～1000 nm,计算出主吸收峰981 nm处的吸收截面为11.12×10-20 cm2。测得晶体的荧光光谱,结果表明KYbW晶体在1007 nm和1037 nm附近都有较强的发射峰,主峰1037 nm处的发射线宽(FWHM)达13 nm,因此KYbW晶体可作为可调谐激光增益介质,计算出1037 nm处的受激发射截面积σem=3.4×10-20 cm2。