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本文以硼酸盐晶体材料作为研究对象，侧重于研究该类晶体在激光技术领域的相关应用，具体的工作包括:新型的紫外硼酸盐双折射晶体Ba2Na3(B3O6)2F(BNBF)的生长及性能研究;对用于266 nm激光输出的四倍频晶体K2Al2B2O7(KABO)通过掺杂Ga3+离子进行改性研究;提出两种可能用作自激活激光晶体或是自倍频激光晶体的稀土硼酸盐材料Ca3Nd3(BO3)5和Cd4NdO(BO3)3。 1.双折射晶体BNBF的生长及性能研究 本部分在折射率理论预测的基础上提出一种有潜在应用价值的新型紫外双折射晶体材料BNBF，采用顶部籽晶法生长出厘米级单晶，测试了相关的光学及热物理性质，并且制作出格兰-泰勒偏振器件。 探索了BNBF-NaF和BNBF-BaF2助熔剂体系，找到了较为适合BNBF晶体生长的助熔剂体系，通过顶部籽晶法生长出最大尺寸达到20×20×30mm3，重约37 g的单晶;此外还初步探索了BNBF晶体的熔盐提拉法生长条件，目前已经能够生长出厘米级单晶，但是晶体质量较差。 对生长出的BNBF晶体进行光学、热学相关测试，BNBF晶体在200 nm-2500nm范围内的光透过率达到80％以上，其紫外截止边约为186 nm，比α-BBO要略短一些。测试波长为588 nm处折射率为:no=1.6232，ne=1.5202，△n=0.1030，透过波段186-3000 nm波段范围内的双折射率达到△n=0.1907～0.0717。BNBF晶体的热膨胀系数为αa=9.31×10-6 K-1，αc=29.5×10-6 K-1，αv=48.12×10-6 K-1，表现出明显的各向异性，其c方向的热膨胀系数与a方向的热膨胀系数之比为3.17。 采用BNBF晶体制作出了一个格兰-泰勒偏振器件，器件的切角选为39°，理论计算其使用波段为247 nm-2334 nm，对该器件的透过光谱和消光比进行了测试，结果表明该器件在300 nm-2400 nm波段有较高的透过率，消光比能够达到104∶1，与商用的α-BBO偏振器水平相当。 2.掺杂KABO非线性光学晶体生长 由于KABO晶体在用作钕离子激光1064 nm四倍频输出的过程中有效倍频系数方面的不足，因此本部分讨论掺杂Ga3+对KABO晶体各性能的影响，以期达到改善KABO晶体性能的目的。 采用NaF作为助熔剂生长掺Ga3+的KABO晶体(KAGBO)，获得了厘米级尺寸的单晶，最大尺寸为20×15×10 mm3。KAGBO晶体空间群为P321，属于六方晶系，其结构类似于KABO，单胞参数为a=8.5700(12)(A)，c=8.524(3)(A)，比KABO的单胞稍大一些，基本结构单元为BO3基团和Al/GaO4四面体，结构解析的结果表明Ga/Al的摩尔比为0.586∶1.414，ICP测试结果为0.656∶1.344。KAGBO晶体属于非同成分熔融化合物，分解温度约1040℃。其紫外截止边为186 nm，比KABO红移3 nm，在紫外区跟KABO一样也有非本征吸收。双折射率有所增加（589 nm处由0.0691增加到0.0720），但是最短倍频波长由KABO晶体的229.8 nm变为234.7 nm。KAGBO晶体结构中由于两层间的BO3基团旋转角度变大，使得其非线性光学系数变小，约为KABO晶体0.7倍。 系统探索了M2O-Ga2O3-B2O3(M=Li，Na，K)三元体系，发现了一种新的具有非线性效应的硼酸盐晶体K3Ga3B2O9。该晶体属于单斜晶系，Cc空间群，其基本结构单元是BO3基团和GaO4四面体。紫外可见近红外漫反射光谱表明K3Ga3B2O9的紫外截止边在200 nm以下，粉末倍频结果显示其最大非线性效应约是KDP的三分之一，但是它不能相位匹配。 3.两种含Nd3+稀土硼酸盐化合物:Cd4NdO(BO3)3和Ca3Nd3(BO3)5 在探索含Nd3+稀土硼酸盐化合物体系中，采用自发结晶和固相合成方法得到了两种高Nd3+浓度化合物Cd4NdO(BO3)3和Ca3Nd3(BO3)5。Cd4NdO(BO3)3属于单斜晶系，空间群为Cm，a=8.0536(14)(A)，b=15.872(2)(A)，c=3.5364(6)(A)，β=100.268(7)°;Ca3Nd3(BO3)5晶体属于六方晶系，空间群是P63mc，其单胞参数是a=10.4864(2)(A)，c=6.2665(1)(A)。二者都具有Nd3+典型的荧光发射光谱，Ca3Nd3(BO3)5的荧光寿命较Cd4NdO(BO3)3要长，甚至长于NAB晶体，因此有可能用作自激活激光晶体材料，而Cd4NdO(BO3)3具有较大的非线性光学系数，相较而言可能在自倍频激光晶体中找到应用的可能。