本文采用电光系数的粉末测试方法，探索发现了新型电光晶体KLi(HC3N3O3)·2H2O。根据粉末样品的红外反射光谱和拉曼光谱，计算获得晶格振动对电光系数的贡献值，再加上粉末倍频效应推算的有效非线性光学系数，最终计算出KLi(HC3N3O3)·2H2O的电光系数为2.37 pm/V，与商用电光晶体β-BBO相当。采用水溶液法进行晶体生长，测试不同原料生长晶体时的过热和过冷曲线，优化生长工艺，获得35 mm×25 mm×10 mm透明晶体。采用X射线定向技术辅以压电系数测量，确定了晶体形貌与各向异性生长速率的对应关系。

采用顶部籽晶溶液生长法成功生长出尺寸为42 mm×20 mm×18 mm的高光学质量的紫外非线性光学晶体K3B6O10Br(KBB)。根据其结构对称性要求，将KBB晶体定向加工成不同的器件切型，系统表征其光电性能。对KBB晶体电弹常数进行了系统的表征，受微观结构影响，压电常数各向异性较大，最大的压电常数d33=6.69 pC/N。KBB晶体具有良好的激光频率变换、电光及压电性能，在光电子领域显示出潜在的应用前景。

BaTiO3凭借其较高的电光系数、优良的压电性质和非线性光学性质, 成为制备高性能电光调制器的关键材料。其制备方法、实验条件和衬底的选择等决定了薄膜的质量、生长取向和电光系数等, 进而影响电光调制器的传播损耗、半波电压、消光比等性能。本文从电光调制器的工作原理出发, 围绕BaTiO3薄膜的制备方法、实验条件和薄膜衬底等, 探讨了成膜的取向和质量的影响因素, 分析了各个BaTiO3薄膜制备方法的优缺点, 论述了波导的结构及参数, 并展望了未来优化BaTiO3薄膜制备和波导制作工艺的方向。

本文系统地研究了(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PZN-PT)单晶的光学透过率与结晶取向和组分的关系, 发现四方相单晶的透过率明显大于三方相和准同型相界(MPB)。［001］方向极化的四方相PZN-12%PT单晶在0.5～5.8 μm的波段范围内, 未镀增透膜的晶片透过率约为65％; 准同型相界处PZN-8%PT单晶沿［011］方向极化的单晶透过率高于［001］和［111］方向。随着PT含量变高, 单晶带隙逐渐变小。本文中还测量不同组分单晶的折射率, 和大多数ABO3型钙钛矿结构化合物相似, PZN-PT单晶的折射率较大, 随着波长的减小其值迅速增大。晶体的色散现象明显, 拟合得出各组分晶体的色散方程。利用塞纳蒙补偿法和双光束干涉法测量了电光系数, PZN-PT单晶的电光系数较大, 在准同型相界附近其值达到极大, ［001］方向极化PZN-8%PT单晶有效电光系数为460 pm/V, 比广泛应用的铌酸锂高出20倍。四方相PZN-12%PT单晶有效电光系数为138 pm/V, 在20～80 ℃范围内其值变化不大。良好的透光性能和优异的电光性质, 使PZN-PT单晶可以满足高速低功耗电光器件的要求。

直接从二阶非线性极化出发,得到了任意方向通光的铌酸锂晶体的横向介电张量矩阵,不仅证明了二阶非线性极化系数更能准确地反映泡克尔斯效应的物理本质,而且得出无论从哪个方向通光,偏振态只能在垂直于赤道平面与邦加球的交线上旋转,而不能沿赤道旋转。然后针对铌酸锂晶体具体不同的通光方向与加压方向利用四元数的方法进行探讨,得出只有在z方向通光,x或y方向加电场时晶体的偏振旋转轴不会受到自然双折射的影响,同时分析了输入偏振态对电光效应的影响。最后进行了铌酸锂晶体电光效应的实验,证实了上述理论分析的正确性。该理论分析与实验为光学传感器及其他应用提供了依据。

在弹光调制测晶体电光系数系统中, 对弹光调制器工作控制和调制信号数据处理进行了优化设计, 并实现一种灵敏度高、测量快速、成本低和系统集成度高的晶体电光系数测量方案.针对弹光调制及调制信号的特点, 采用现场可编程门阵列完成弹光调制器的工作控制和测量数据的提取.现场可编程门阵列提供弹光调制器工作电压信号, 控制模数转换器的采样频率, 同时产生正弦和余弦参考序列来提取直流项、一倍频项的同向分量和正交分量, 并输入计算机中求解得出晶体电光系数.对铌酸锂样品进行了测试, 实验结果表明系统重复度和灵敏度为0.0016×10－12 m/V, 测量速率为1ms/数据点.较其他晶体电光系数测量方法, 本文方法具有更高的测量灵敏度和更快的测量速率, 为实现弹光调制测量晶体电光系数的智能系统奠定了基础.

为了实现对晶体电光系数高速率、高精度和高灵敏的测量, 提出了一种基于弹光调制的电光系数测量新方案。运用低通滤波和数字锁相技术分别提取出调制信号的直流项和一倍频项数据, 进而解调出晶体的电光系数。详细分析了该新方案的原理, 搭建了实验系统, 并对铌酸锂(LiNbO3)晶体样品的电光系数进行了测试。实验结果表明, 系统测量精度为2.3%, 灵敏度为1.7×10－14 m/V, 测量速率为每数据点100 ms。

分析了改进后的共面插指电极在高场强下的电场分布，验证了插指电极结构用于制作电光聚合物薄膜器件的可行性。基于插指电极薄膜器件在极化过程中电场分布的不均匀性，建立了关于电极间距、聚合物厚度、电场分布的三维模型，得到了不同极化电压下的平均场强。为了测试插指电极薄膜器件的电光系数，对三明治结构器件的椭偏透射测量电光系数方法做了改进。在相同电场下，对比了共面插指电极薄膜器件与三明治结构薄膜器件的电光系数，结果表明薄膜器件结构的变化不会引起薄膜本身电光系数的改变。

提出一种用于顺电相晶体Kerr系数和透射率的数字全息测量方法。该方法是数字记录晶体在不同电压时的全息图，再现数字全息图，得到晶体的复振幅信息，即振幅和相位分布。由晶体的振幅分布获得晶体的透射率；由相位分布得到不同电压差时的折射率变化量，从而计算得到晶体的电光系数。对顺电相Mn0.25%KLTN晶体进行了测量，记录了不同入射光模式以及不同电压时的数字全息图，得到了晶体透射率T和电光系数R11、R12。研究结果表明，该方法可用于顺电相晶体电光系数和透射率的测量，并且对晶体形状，照明光斑大小没有要求。

阐述了一种用法布里珀罗（FP）谐振技术来测量新型铌镁酸铅钛酸铅（PMNT）透明电光陶瓷不同偏振光场矢量下二次电光系数的方法。PMNT透明电光陶瓷具有较大的折射率，非常容易形成FP谐振腔。根据陶瓷二次电光效应，PMNT在FP谐振腔内的谐振波长随着外加电压的升高而移动。改变入射光光场矢量的偏振状态，可以获得横电(TE)模式和横磁(TM)模式的二次电光系数γ33 和γ13分别约为21.06×10-16 m2/V2和-1.76×10-16 m2/V2，这明显不同于常规的线性电光晶体。利用这个特征，在实验上设计了一个PMNT电控衍射光栅，对不同TE模和TM模衍射图样进行了分析，证实了研究结果的正确性。