稀土掺杂铌酸锂晶体（Rare-earth-doped LiNbO₃）不但具有铌酸锂晶体的良好的电光、声光、非线性特性，而且具有稀土离子的激光特性，所以它是集成光学中光有源波导器件基底的理想材料。本文研究了Tm³⁺在同成份铌酸锂晶体的扩散特性以及Tm³⁺掺杂对铌酸锂晶体基底的折射率影响以及Li₂O组份的影响。以若干X切和Z切同成份铌酸锂为基片，分别镀上15-31nm的Tm膜，之后分别在1030-1130℃温度下热扩散20-70小时。热扩散之后，在1311和1553nm波长下对晶体表面镀过Tm³⁺和没有镀过Tm³⁺的部分分别进行折射率测量进而得到晶体表面的Li₂O组份。结果显示，和Ti4+掺杂相比，Tm³⁺掺杂对铌酸锂晶体折射率变化的影响非常小的。铌酸锂晶体表面镀过Tm³⁺和没有镀过Tm³⁺的部分Li₂O组份是相同的。Li外扩主要由扩散温度决定。在1100℃下，Li外扩并不严重。而在1130℃,30h的扩散使铌酸锂晶体Li₂O组份减小了0.2-0.3mol%。利用二次离子质谱对Tm³⁺分布及其扩散性进行研究。结果显示，扩散的Tm³⁺离子呈余误差函数，通过计算获得了Tm³⁺在铌酸锂晶体中的扩散系数、扩散常数、激活能、溶解度、溶解度常数、溶解热这些参数。本文同时研究了Tm³⁺和Er³⁺共掺在同成份铌酸锂晶体的扩散特性以及Tm³⁺和Er³⁺共掺对铌酸锂晶体基底的折射率影响以及Li₂O组份的影响。利用和前文相同的研究方法，以若干X切和Z切同成份铌酸锂为基片，先后镀上20-40nm的Tm膜和Er膜，之后分别在1030-1130℃温度下热扩散20-70小时。结果显示，和Ti4+掺杂相比，Tm³⁺和Er³⁺掺杂对铌酸锂晶体折射率变化的影响非常小的。Li外扩主要由扩散温度决定。利用二次离子质谱对Tm³⁺和Er³⁺分布及其扩散性进行研究，获得了Tm³⁺和Er³⁺离子在铌酸锂晶体中的扩散系数、扩散常数、激活能、溶解度、溶解度常数、溶解热这些参数。通过所得到的数据结果可以为将来制备稀土掺杂有源光波导器件提供参考。