本论文主要内容是对硅材料(100)和(110)晶面表层的场致二阶非线性光学效应的研究,重点是对场致线性电光效应和场致光整流效应的研究。硅材料具有来源广泛,价格经济,工艺成熟易兼容等优势,所以在光电集成领域获得了广泛的应用。由于理想硅晶体是点群对称性为Oh的立方晶系晶体,各向同性,存在反演对称中心,在偶极近似条件下,硅材料的x(2)等于零。理论上硅不具有倍频、和频、差频、线性电光效应、光整流、二次谐波效应等二阶非线性光学效应,这是长久以来限制硅在非线性光学领域中应用的重要因素。尤其是硅的调制器件一直难以获得实际的应用。但是电场可以破坏硅晶体的反演对称中心,使其获得非零的等效二阶非线性极化率张量。研究硅晶体中电场诱导的线性电光效应和光整流效应等二阶非线性光学效应,对于硅基光电子器件的设计有重要意义。本文应用经典的极化理论,对线性电光效应和光整流效应的基本概念和物理机制进行了分析,并用折射率椭球和麦克斯韦方程组两种方式,对于线性电光效应进行了描述。这是本文工作的理论基础。本文从理论上对电场分别沿着硅[100]和[110]两个晶向的情况下硅晶体对称性的改变进行了论证。证明了：当电场沿着硅[100]晶向时,硅晶体的点群对称性由Oh点群下降为C4,；当电场沿着硅[110]晶向时,硅晶体的点群对称性由Oh点群下降为C2v。我们根据琼斯矩阵的计算结果设计了横向电光调制系统,对于硅(100)和(110)两个晶面表层的场致线性电光效应进行了实验测量,得到了电光信号随着外加电压信号线性变化的实验现象。证明了在硅晶体晶面表层,内建电场破坏了硅晶体的反演对称中心,获得了等效二阶极化率,因而可以观察到场致线性电光效应。同时,我们也进行了场致光整流效应的实验,得到了光整流信号随线偏振光方位角呈余弦变化的关系,符合我们的理论预期。证明了场致光整流效应的存在,也是对场致线性电光效应的侧面证明。此外,我们还研究了不同表层深度下光整流信号的差别,验证了场致光整流效应用于探测硅晶体表层空间电荷区内的电场分布的可行性。