本论文中采用提拉法生长了一系列无宏观缺陷、光学性能好的Hf：Er：LiNbO3晶体。研究了晶体的生长工艺、缺陷结构及发射性能。探索出生长同成分铌酸锂晶体合适的工艺参数（温度梯度、晶体生长速度、晶体旋转速度），保持了平坦的固液界面，并最大程度地减小了因溶质分凝所造成的晶体成分的不均匀性。通过晶体的红外光谱、紫外-可见吸收光谱和X-射线粉末衍射结果分析，揭示了抗光损伤元素Hf掺杂浓度的变化对晶体微观结构的影响。 晶体的红外透射光谱表明，当铪的掺量达到4mol％时，Hf：Er：LiNbO3晶体吸收峰峰位由低掺铪量的3482cm-1附近移到了3492cm-1附近，说明当Hf4+的掺杂浓度为4mol％时已经达到了阈值浓度。晶体的紫外-可见吸收光谱表明，随掺铪量的增大，基础吸收边发生相对紫移，当铪的掺杂浓度达到阈值后，基础吸收边又发生相对红移。X-射线粉末衍射测试表明，Hf：Er：LiNbO3晶体在Hf掺入浓度增加的情况下，没有出现新相，但晶格常数有所改变，表明Hf4+只能取代Li+、NbLi4+或Nb5+。提出了Hf4+在晶体中的占位模型：在掺铪量低于阈值浓度时，Hf4+取代反位铌NbLi4+：高于阈值浓度时，Hf4+同时进入正常的Nb位和Li位。 用光斑畸变法测定了Hf：Er：LiNbO3晶体的抗光损伤性能，结果表明其抗光损伤性能比Er：LiNbO3晶体的抗光损伤能力至少提高了1个数量级以上。 研究了Hf：Er：LiNbO3晶体的绿光上转换发射性能。在掺铪量低于阈值浓度时，上转换发射性能增强；在掺铪量高于阈值浓度时，上转换发射性能明显减弱。结合缺陷结构与能级结构分析了发射机制，得出上转换发射性能的变化与Er3+团位束浓度的变化直接相关。