本文中不同[Li]/[Nb]比和Hf⁴⁺离子掺杂浓度的Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体均通过传统的Czochralski法制备生成,分析得出一系列晶体样品的最适生长环境,通过多次试验,成功找出减少晶体生长宏观缺陷的方法,并利用多种物理、化学手段对已生成晶体进行二次加工。利用电感耦合等离子体质谱法（ICP-AES）对Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体中Hf⁴⁺、Fe³⁺和Cu²⁺离子成分浓度进行分析。实验结果表明,Hf⁴⁺离子掺杂浓度和[Li]/[Nb]比的改变直接影响到晶体中各离子有效分凝系数。当Hf⁴⁺浓度的增加时,Hf⁴⁺有效分凝系数减少,但是Fe³⁺和Cu²⁺有效分凝系数的变化趋势却与之相反。然而对[Li]/[Nb]比进行改变时,Hf⁴⁺的有效分凝系数随着[Li]/[Nb]比的增加而下降,同时Fe³⁺和Cu²⁺有效分凝系数随着[Li]/[Nb]比的增加为上升趋势。通过红外吸收光谱测试Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体的缺陷结构和离子占位。实验结果表明Hf⁴⁺离子通过优先取代Nb_Li⁴⁺的方式进入LiNbO₃晶体,当Hf⁴⁺掺杂浓度达到阈值浓度时,Hf⁴⁺离子优先通过占据晶体中的Nb位的方式进入铌酸锂晶体,并在Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体中形成新的本征缺陷Hf^-_Nb。对同成分的Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体的[Li]/[Nb]比进行改变时,将会有效的减少晶体样品中本征缺陷的浓度,同时推断出,样品HfFeCu_1.20为近化学计量比晶体。利用双折射梯度法测试不同Hf⁴⁺离子掺杂浓度和[Li]/[Nb]比Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体的光学均匀性。结果发现随着Hf⁴⁺离子掺杂浓度和[Li]/[Nb]比增加,Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体的光学均匀性得到明显的改善。实验结果表明,Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体在全息存储领域具有较大的开发潜力。本次实验中各种生长条件下的Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体的全息存储能力均通过双波长耦合实验进行测试。结果表明,Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体的全息存储能力可以通过增加[Li]/[Nb]比和Hf⁴⁺离子掺杂浓度方式得到改善。同时了解到,虽然Hf⁴⁺浓度与[Li]/[Nb]比的改变并没有直接参与到光激发载流子的运输,但是可以通过改变Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体内各离子的占位和缺陷结构改善其光折变性能。本次实验中Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体的抗光损伤能力利用光致散射曝光能量流阈值法进行,当Hf⁴⁺离子掺杂浓度达到8mol%时,Hf:Fe:Cu:LiNbO₃晶体的曝光能量达到730.95J/cm²,与晶体样品HfFeCu2相比提高121.4倍。[Li]/[Nb]比的改变同样具有相同的增强作用,而且与样片HfFeCu8相比仍增加161.56J/cm²。