本文对新型共掺Na⁺的Yb³⁺:CaF₂晶体的荧光光谱特性,低阈值激光运转和调Q特性进行了理论和实验的研究。论文的工作主要包括以下几方面:一,综述了近年来掺Yb³⁺激光晶体和以CaF₂晶体为基质的不同激光晶体的的研究成果与进展,阐述了国内外进行的Yb³⁺:CaF₂晶体的研究进展。二,根据理论计算分析了共掺Na⁺的Yb³⁺:CaF₂晶体中掺Na⁺的浓度对晶体的荧光光谱特性和激光运转阈值的影响。提出和设计了一种新颖的荧光探测方法,获得了不同掺杂浓度晶体的荧光光谱,实验结果与理论分析一致。通过荧光实验,我们发现了稀土元素杂质离子Er³⁺,Tm³⁺的发光谱线。同时,对不同掺杂浓度晶体的荧光对比观测和系统分析,首次提出了一种在Yb³⁺,Er³⁺,Tm³⁺共掺型晶体中可能存在的新型跃迁通道和动力学过程。三,根据光线传输矩阵理论,对激光谐振腔参数的选取进行数值分析,获得了相应腔型设计的最佳参数选取范围,并由此搭建了激光器,实现了Na,Yb³⁺:CaF₂激光的低阈值运转,阈值仅为吸收泵浦功率70mW,斜效率为20.3%。四,对Na,Yb³⁺:CaF₂激光器在1050nm波长处的自调Q运转的现象进行了分析,并提出Na⁺,Yb³⁺:CaF₂晶体在1050nm波段可能有可饱和吸收作用。我们将该晶体作为可饱和吸收放置在Yb:YAG激光中,实现了该激光器的调Q运转,从而验证了该晶体在1050nm波段的可饱和吸收作用。通过不同Na⁺,Yb³⁺掺杂浓度的晶体的调Q实验对比,分析了离子掺杂浓度与调Q效果之间的关系,发现调Q效果最好的晶体掺杂系数与该波段最佳激光运转的晶体一致,即Na,Yb³⁺:CaF₂晶体在1050nm总是趋于自调Q运转。