掺Cr⁴⁺离子可调谐激光晶体的出现和固态可调谐激光器的成功运转,将固态可调谐激光器的调谐范围由0.7μm～1.0μm谱区扩展到了1.0μm～1.8μm谱区,该谱区包含了许多十分重要的波段,如人眼安全波段、光纤的零损耗及零色散波段和光通讯波段,因此对掺Cr⁴⁺激光晶体及其器件的研究具有一定的现实和理论意义,已经成为固体可调谐激光器研究热点之一。本文采用高温固相法合成多晶料;同时,分别采用自发结晶法和助熔剂法在国内首次成功生长了Cr⁴⁺:Ca₂GeO₄激光晶体。避免了在生长Cr⁴⁺:Ca₂GeO₄晶体过程中GeO₂的高挥发性导致的组分偏析、减少Ca₃Ge₂O₇杂质晶体或者其他杂质晶体的生成几率,改善了激光晶体的性能。探讨了多晶料中Cr⁴⁺离子的形成机理。利用TG-DSC、XRD、IR、XPS、拉曼光谱及光谱分析等测试手段研究了多晶料及晶体的结构和光谱性能等。XRD分析结果表明,采用高温固相法在1300℃下获得0.1%Cr⁴⁺:Ca₂GeO₄多晶料;晶格参数分别为a=5.2343（?）,b=6.7901（?）,c=11.3830（?）;粉体粒度在200nm-900nm之间;结晶度为87.96%。拉曼光谱分析结果表明多晶料中含有（GeO₄）^4-根离子和（CrO₄）^4-根离子。IR和XPS分析结果表明多晶料中含有Cr₂O₃,XPS分析结果,同样也表明多晶料中还含有Cr⁴⁺离子。采用高温固相法分别合成掺杂浓度为0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%、0.8wt%和1.0wt%的Cr⁴⁺:Ca₂GeO₄多晶料,通过荧光发射光谱分析确定了多晶料中Cr⁴⁺离子的最佳掺杂浓度是0.5wt%。采用自发结晶法和助熔剂法生长了不同浓度的Cr⁴⁺:Ca₂GeO₄晶体,并对激光晶体进行了XRD表征和吸收、荧光光谱分析。XRD分析结果表明得到了晶体为Cr⁴⁺:Ca₂GeO₄晶体,同时计算了晶格参数;光谱分析结果表明:Cr⁴⁺:Ca₂GeO₄晶体在600到800nm范围内的吸收峰对应Cr⁴⁺离子的³A₂→³T₁能级跃迁;晶体在1000nm到1200nm的近红外区域弱的吸收带归因于是Cr⁴⁺离子的³A₂→³T₂能级跃迁。0.5wt%Cr⁴⁺:Ca₂GeO₄晶体室温荧光光谱的最强荧光发射峰值位于1317nm,这归属于Cr⁴⁺离子的³T₂→³A₂能级跃迁,荧光寿命为7.9μs,发射截面为4.61×10^-19cm²。