氟化钙晶体由于在真空紫外（VUV）波段具有极高的透过率（吸收截止边低于熔石英）而作为透镜材料在深紫外光刻机上发挥着不可替代的作用。同时,Ca F₂基晶体也是一种良好的激光基质材料,Nd³⁺:Ca F₂/Sr F₂晶体在超强超短激光、重频大能量激光放大等领域具有广阔的应用前景。深紫外光刻机和超强激光对Ca F₂晶体的质量提出了极端的要求,因此必须不断提高晶体生长技术,减少晶体中的缺陷,以达到提高晶体质量的目的。本论文主要开展了以下工作:研究了点缺陷对晶体性能的影响。首先明确了引起晶体紫外吸收的主要原因为杂质Ce³⁺与Pb²⁺离子,其中前者是因为原料纯度不够,后者源于除氧剂的残留。接着,研究了溶质在Ca F₂与Sr F₂激光晶体中的分凝情况,发现Nd与Gd在0.3%Nd,5%Gd:Ca F₂晶体中几乎不存在分凝,有效分凝系数接近于1;在0.3%Nd,5%Gd:Sr F₂晶体中Nd与Gd沿生长方向（轴向）分凝比较严重,有效分凝系数分别为1.489与1.233,而在径向分布较为均匀。此外,点缺陷也会对晶体的性能产生积极影响,通过掺杂两种不同的调剂离子,实现了对晶体吸收、发射光谱的可控调控,极大地改善了Nd³⁺:Ca F₂晶体的光谱性能,使得晶体发射光谱变得更加平滑,连续激光调谐范围达34nm,非常有利于超快激光的输出。探讨了晶体中条纹以及散射点的成因。研究发现晶体中主要存在两种条纹:平行条纹与脉络状条纹。其中前者是由于位错的滑移引起的,只存在于纯的Ca F₂与Sr F₂晶体中;而后者是由于小角度晶界造成的,纯的与掺杂的晶体中都有存在。晶体在生长与降温过程中的热应力过大是造成位错滑移带出现的主要原因,而掺杂晶体中出现的小角度晶界主要是由于组分过冷而引起的胞晶生长所导致的。发现晶体中普遍存在大量散射点,且晶界上的散射尤为严重,但其形成原因还未明确。利用CGSim软件模拟了Ca F₂晶体生长过程中的温度场、流场以及应力场分布。发现随晶体吸收系数的降低或是熔体吸收系数的升高,界面凸度以及界面附近熔体的轴向温度梯度、对流强度均有不同幅度增加,通过与实际晶体生长过程对比确定了合适的模拟参数。接着,通过改变低温区结构参数与梯度区结构参数设计了不同的温场,发现改变隔板宽度能够在获得较大界面温度梯度的情况下保持较低的功率与较小的晶体热应力,是一种较为稳妥的温场改善方案。