稀土离子的光谱特性强烈依赖于稀土离子的局域格位结构,已有的研究表明在稀土离子掺杂的碱土金属氟化物晶体中可以实现“局域格位结构设计和调控”。通过共掺入晶格调剂离子R³⁺（R=Y、La、Gd、Sc等）,改变Nd³⁺离子格位结构的对称性、增加局域晶场畸变、调节格位结构的多样性,解决了晶体发射截面小、量子效率低的关键问题。本论文在此基础上,开展了Pr,Eu及Dy离子在CaF₂晶体中局域格位结构和发光性能的研究。Pr、Eu及Dy离子是典型的可见波段稀土发光离子,发射可以从蓝光覆盖到深红光波段。本文在Re（Pr,Eu,Dy）:CaF₂晶体中共掺Y³⁺或Gd³⁺作为调剂离子,通过XRD衍射、吸收及发射光谱测试、荧光寿命测试、荧光量子效率测试等测试方法,发现Y³⁺或Gd³⁺离子可以改变稀土离子格位结构的对称性,调节格位结构的多样性,一方面解决了掺Pr³⁺离子晶体量子效率低的问题,实现了Pr:CaF₂晶体红光激光输出;另一方面利用格位结构的多样性,通过改变Eu离子浓度及或改变激发光的波长,在Eu:CaF₂晶体中实现了从蓝紫色到橙红色的大范围显示色域调控;通过改变调剂离子浓度,在Dy:CaF₂晶体中获得了连续可调的白光发射。具体研究工作包括以下几个方面:采用坩埚下降法和温度梯度法生长了0.6%Pr,x%R:CaF₂（x=0.6,1.2,3.0,6.0,R=Y,Gd）系列晶体。在0.6%Pr:CaF₂晶体中共掺Y³⁺或Gd³⁺离子,显著提升了Pr:CaF₂晶体的发光性能,发现两种离子对Pr³⁺离子发光调控作用各不相同:Y³⁺离子对于蓝光和橙光的增强显著,0.6%Pr,1.2%Y:CaF₂样品蓝光荧光峰发光强度相比单掺样品提高36倍,与此同时橙光峰发射强度提高156倍;而Gd³⁺离子对红光的增强更为突出,当Gd³⁺离子掺杂浓度为6.0%时,红光荧光峰发光强度相比单掺样品提高16倍。实验结果表明Y³⁺或Gd³⁺离子不仅起到缓冲离子的作用,增强晶体的发光性能,还使得Pr³⁺离子局域格位结构发生不同的变化。利用Gd³⁺离子的调剂作用,我们在0.6%Pr,1.2%Gd:CaF₂晶体中首次实现了642 nm红光激光输出。采用坩埚下降法生长了x%Eu:CaF₂（x=0.6,1.2,3.0,6.0）和3.0%Eu,x%Gd:CaF₂（x=3.0,6.0,12.0）系列晶体。在Eu:CaF₂晶体中研究发现,随Eu离子浓度增加,Eu²⁺离子浓度降低,而Eu³⁺离子升高。此外,Eu²⁺和Eu³⁺离子在CaF₂晶体中具有宽带的吸收和发射,通过改变Eu离子浓度,在398 nm激发下可以获得大范围的显示色域,样品显色从蓝色变化至橙色;采用不同的激发波长（320-330 nm）,可以调节Eu²⁺和Eu³⁺离子的发光强度比例,获得从暖白光到蓝紫光的大范围显示色域;研究了Gd³⁺离子浓度变化对Eu³⁺离子格位结构种类及对称性的影响。结果表明共掺Gd³⁺离子降低了Eu³⁺离子局域格位的对称性,提高了Eu³⁺离子发射强度,当Gd³⁺离子浓度为6.0%时,样品Eu³⁺离子发光强度为单掺Eu³⁺离子时的1.5倍。Eu²⁺离子发光强度则随着Gd³⁺离子浓度的升高而持续减弱。采用坩埚下降法和温度梯度法,成功的生长了x%Dy:CaF₂（x=0.6,1.0,3.0,6.0）和0.6%Dy,x%Gd:CaF₂（x=0.3,0.6,1.2,3.0）系列晶体。在Dy:CaF₂晶体中研究发现,当Dy³⁺离子浓度高于0.6%时,晶体即发生荧光猝灭。在0.6%Dy:CaF₂晶体中共掺Gd³⁺离子,显著提升了Dy:CaF₂晶体的发光性能,当Gd³⁺离子浓度为3.0%时,样品573 nm黄光峰发射强度为0.6%Dy:CaF₂的28倍。在273 nm激发下,我们研究了Gd³⁺与Dy³⁺离子间的能量传递过程。利用这一能量传递过程,通过改变Gd³⁺离子浓度,获得了样品的可调谐白光发光。当Gd³⁺离子浓度从0增至3.0%时,样品显色坐标从（0.54,0.40）移动至（0.38,0.42）。以上结果表明,Y³⁺或Gd³⁺离子作为调剂离子,可以有效的作用于Pr、Eu和Dy离子,通过对激活离子局域结构的调控,实现了稀土离子掺杂CaF₂晶体光谱和激光性能的调控。