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铌酸锂晶体(LiNbO3,LN)具有出色的电光效应、压电效应和非线性光学效应,是现在最为重要的人工晶体之一。同时LiNbO3晶体因为其出色的光折变性质,成为体全息存储中使用最为广泛的光折变材料之一。除了体全息存储利用光折变效应,在诸如倍频、光学参量振荡等应用中LiNbO3晶体的这种光折变性质(光损伤)是不利的,此时可在晶体中掺入MgO、ZnO、In2O3和Sc2O3等抗光损伤杂质对光损伤进行抑制。掺杂LiNbO3晶体的抗光损伤能力存在阈值效应,并且掺杂LiNbO3晶体在强光照射下会受到三阶非线性光学效应的影响,因此对抗光损伤掺杂LiNbO3晶体三阶非线性光学性质的研究是具有实际意义的。本论文对不同浓度掺Sc3+、Mg2+、Zn2+以及纯的近化学计量比LiNbO3晶体的光损伤性质及三阶非线性光学性质进行了实验研究。本论文首先用泵浦-探测方法测量了掺杂抗光损伤杂质Sc3+、Mg2+、Zn2+的LiNbO3晶体的紫外光致吸收。实验中泵浦光源使用中心波长为365nm的紫外汞氙灯,探测光源使用波长785nm的近红外半导体连续激光器,得到不同掺杂离子晶体中稳态吸收系数随浓度的变化规律,实验中改变探测光的偏振态,获得偏振对光致吸收的影响。结果表明,Sc:LiNbO3晶体中,掺钪浓度为0.1mol%和0.2mol%时,晶体有较强的光致吸收,大于纯LiNbO3晶体的光致吸收,掺钪浓度为0.5mol%、0.6mol%和0.8mol%时,晶体中的光致吸收被抑制。Mg:LiNbO3晶体中,掺镁浓度为1mol%时,晶体有较强的光致吸收,大于纯LiNbO3晶体的光致吸收,掺镁浓度为2mol%、3mol%和4mol%时,晶体中的光致吸收被抑制。Zn:LiNbO3晶体中,掺锌浓度为1mol%时,晶体有较强的光致吸收,大于纯LiNbO3晶体的光致吸收,掺锌浓度为2mol%时,晶体中的光致吸收被抑制。推断出掺Sc3+、Mg2+和Zn2+的近化学计量比LiNbO3晶体阈值浓度分别在0.2-0.5mol%、1-2mol%和1-2mol%与已知阈值浓度0.4mol%、1mol%和1mol%相符。由此可知,在实验所用LiNbO3晶体中,光致吸收与抗光损伤能力有很好的对应关系,在掺杂浓度低于阈值浓度时,晶体有较强的光致吸收,在掺杂浓度高于阈值浓度时,晶体光致吸收被抑制。为了验证晶体的抗光损伤能力,使用透射光斑畸变法、光散射阈值能量流法对晶体进行测试,两实验均使用波长为532nm的蓝宝石相干SF激光器,结果与光致吸收的结果相符,证明可以通过测量光致吸收判断晶体的抗光损伤能力和掺杂阈值浓度。其次,用Z扫描法对所有LiNbO3晶体三阶非线性性质进行研究,采用开孔Z扫描法测量晶体三阶非线性吸收系数β,用闭孔Z扫描法测量晶体三阶非线性折射系数γ,通过拟合实验曲线,获得了所有晶体的三阶非线性折射系数和三阶非线性吸收系数。发现在所有掺杂LiNbO3晶体中,β和γ的绝对值均随掺杂浓度增大而减小,且三阶非线性折射系数在掺杂阈值处符号发生变化。对Sc:LiNbO3晶体,掺钪浓度为0.1mol%和0.2mol%时,γ为负,掺钪浓度为0.5mol%、0.6mol%和0.8mol%时,γ为正;对Mg:LiNbO3晶体,掺镁浓度为1mol%时,γ为负,掺镁浓度为2mol%、3mol%和4mol%时,γ为正;对Zn:LiNbO3晶体,掺锌浓度为1mol%时,γ为负,掺锌浓度为2mol%时,γ为正。论文测量了掺钪、镁和锌等杂质的近化学计量比LiNbO3晶体的紫外光致吸收、三阶非线性折射系数和三阶非线性吸收系数,同时发现紫外泵浦-探测方法可用于对晶体抗光损伤能力和掺杂阈值浓度的判定,结果对于掺杂光损伤杂质LiNbO3晶体的非线性光学应用具有参考价值。