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中红外激光（2～5μm）在军事、医疗、光谱学、环境监测、自由空间激光通信等领域均有重要的应用，也是目前激光器领域的研究热点。而激光增益介质材料是中红外激光器的核心部分，然而目前具有激光效率高的中红外激光材料还处于探索阶段，因此研发新型高效的中红外激光材料，对于发展中红外激光器及其应用具有重要意义。氟化铅晶体由于具有声子能量低、红外透过高、物理化学性能稳定等特点，特别适合作为中红外固体激光器理想的基质材料。基于以上认识和目的，本论文研究了新型2～3μm中红外稀土离子掺杂氟化铅激光晶体的生长和光学性能，从而为获得新型2～3μm固体激光材料提供一定的理论基础和实验基础。 本研究主要内容包括：⑴Ho3+∶PbF2晶体和Ho3+/Yb3+∶PbF2晶体，以及Dy3+∶PbF2晶体和Dy3+/Yb3+∶PbF2晶体的生长工艺研究。系统研究了利用坩埚下降法生长Dy3+，Ho3+，Yb3+掺杂PbF2晶体过程中的生长条件和参数，包括温度梯度的选择，生长速度的确定，生长环境中的除氧处理，除氧剂的选择，坩埚材料及形状的选择等工艺参数，最后掌握了稀土离子掺杂PbF2晶体的相关生长工艺。⑵Ho3+∶PbF2晶体和Ho3+/Yb3+∶PbF2晶体，以及Dy3+∶PbF2晶体和Dy3+/Yb3+∶PbF2晶体热学性能的研究，包括晶体的密度，比热，热扩散系数以及热导率等参数。⑶Ho3+∶PbF2晶体和Ho3+/Yb3+∶PbF2晶体的光学性能研究。结果表明:Ho3+∶PbF2晶体和Ho3+/Yb3+∶PbF2晶体具有低的声子能量，分别为257 cm-1和255 cm-1;红外透过率高，从2.8μm至9μm的透过率都在83％以上;根据J-O理论计算了Ho3+离子在晶体PbF2晶体的中强度参数Ω2,4,6及振子强度fJ,J、自发辐射跃迁几率AJ,J、辐射寿命τrad和荧光分支比βJ等光学参数;得出Ho3+∶PbF2晶体和Ho3+/Yb3+∶PbF2晶体在3μm波段的荧光分支比高达20.99％和20.52％;在3μm波段都有强的荧光发射，特别是Yb3+离子的掺入，明显地增强了此波段的荧光强度;Ho3+∶PbF2晶体和Ho3+/Yb3+∶PbF2晶体在3μm波段的荧光寿命分别为6.11 ms和5.79 ms，在2μm波段的荧光寿命分别为13.6 ms和10.8 ms; Yb3+离子的共掺，可以发生从Yb3+-2F5/2能级到Ho3+-5I6能级的能量传递比较明显，提供了一条有效的泵浦通道，能够解决单掺Ho3+离子缺乏合适泵浦源和泵浦效率低的问题;Ho3+-Yb3+之间的能量传递效率为96.7％，表明Yb3+离子确实是一个有效的敏化离子。⑷Dy3+∶PbF2晶体和Dy3+/Yb3+∶PbF2晶体的光学性能研究。结果表明:Dy3+∶PbF2晶体和Dy3+/Yb3+∶PbF2晶体具有低的声子能量，分别为250 cm-1和251 cm-1;红外透过率高，从2.8μm至9μm的透过率都在80％以上;根据J-O理论计算了Ho3+离子在晶体PbF2晶体的中强度参数Ω2,4,6及振子强度fJ，J自发辐射跃迁几率AJ,J辐射寿命τrad和荧光分支比βJ等光学参数;得出Dy3+∶PbF2晶体和Dy3+/Yb3+∶PbF2晶体在3μm波段的自发辐射几率高达61.1s-1和61.9 s-1;在3μm波段都有强的荧光发射，即使是Yb3+离子的掺入，对此波段的荧光强度影响不大;Dy3+∶PbF2晶体和Dy3+/Yb3+∶PbF2晶体在3μm波段的荧光寿命分别为15.3 ms和15.4 ms，发光量子效率高达93.3％和95.0％; Yb3+离子的共掺，可以发生从Yb3+-2F5/2能级到Dy3+-5I6能级的能量传递比较明显，提供了一条有效的泵浦通道，能够解决单掺Dy3+离子缺乏合适泵浦源和泵浦效率低的问题;得出Dy3+-Yb3+之间的能量传递效率为97.7％，表明Yb3+离子确实是一个有效的敏化离子。