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磷酸二氢/氘钾（KDP/DKDP）晶体是集压电、介电、电光、弹光和非线性光学性质于一身的多功能晶体材料。KDP/DKDP晶体最显著的优点是可以生长出超大尺寸的单晶,能够满足惯性约束核聚变（ICF）工程对器件尺寸的要求。但是在实际应用过程中,高功率激光可能诱导晶体发生体损伤,制约ICF工程的发展。KDP/DKDP晶体发生体损伤的过程是比较复杂的。尽管“纳米级粒子诱导吸收”、“缺陷辅助多光子吸收”等损伤模型被陆续提出,但晶体发生体损伤的机理到目前还未得到清晰认识。幸运的是,对晶体进行热退火、激光亚阈值退火等后处理可以提高晶体的激光诱导损伤阈值（LIDT）。目前晶体中微观缺陷、非线性吸收以及激光损伤三者的联系也未被完全厘清,系统研究是非常有必要的,将有助于理解晶体发生损伤的机理和大尺寸晶体的实际应用。本文采用红外光谱（IR）、拉曼光谱研究了快速生长KDP/DKDP晶体的结构信息;利用光致发光（PL）光谱研究了晶体中的微缺陷浓度并指认出晶体中的微缺陷类型;基于皮秒Z-scan技术探索了晶体的532 nm非线性吸收特性。结合晶体的LIDT结果,分析讨论了晶体的结构变化,微缺陷浓度对晶体532 nm激光损伤的影响及非线性吸收与晶体损伤性质的联系。相关研究内容希望对KDP/DKDP晶体的损伤机理认识和实际应用提供辅助。本论文的主要研究内容如下:a)在不同温度区间和过饱和度条件下利用“点籽晶”生长技术生长得到KDP单晶。制备了Ⅱ类样品,部分样品在160℃退火24小时。PL光谱结果表明,随着过饱和度的增大或生长温度区间的提高,荧光强度逐渐增强,表明KDP中的微缺陷浓度增大。用波长532 nm的纳秒Nd:YAG激光脉冲进行了激光诱导损伤实验,LIDT值随PL峰增强而减小,表现出与微缺陷浓度有负相关性。LIDT随生长温度范围和过饱和度的降低而增大,其变化与氢空位缺陷浓度的相关性最高。热退火和激光亚阈值退火双重效应可以有效降低晶体样品中的微缺陷浓度,进一步样品的LIDT得到显著提高。b)快速生长了Zn2+掺杂的KDP单晶。用电感耦合等离子体光谱（ICP-OES）分析发现KDP晶体锥、柱区中的Zn元素含量差别不大。UV-Vis光谱表明,掺杂微量的Zn2+可提高KDP晶体在紫外区的透过率,而过量的Zn2+则降低了晶体在紫外区的透过率。PL光谱分析表明,所有掺杂晶体样品的锥区和柱区的微缺陷浓度均低于未掺杂晶体样品。然而,与未掺杂样品相比,掺杂样品经热处理后的PL光谱强度降低不明显。LIDT结果表明,低浓度掺Zn2+可提高晶体532 nm的LIDT,超过1000 ppm的掺杂则导致相反的结果。退火前未掺杂柱区样品1-on-1的LIDT相对最小,为3.59 J/cm2,而掺杂1000 ppm晶体柱区样品经热处理后R-on-1的LIDT为13.88 J/cm2,这主要归因于样品中微缺陷浓度相对降低。c)生长并研究了一系列微量重铬酸根（Cr2O72-）掺杂的KDP单晶及其532 nm非线性吸收和激光损伤性质。IR结果表明,有微量Cr2O72-掺杂的晶体网络变得致密,但过量的Cr2O72-掺杂则会使晶体结构疏松。UV-Vis光谱显示,掺杂后的KDP晶体在紫外区域的透过率降低。Z-扫描分析表明,随着Cr2O72-浓度的增加,样品的非线性吸收系数逐渐增大。损伤测试结果表明,掺杂3000 ppm Cr2O72-的样品在532 nm波长激光的R-on-1模式下的损伤阈值高达28.29 J/cm2,高于未掺杂晶体。但是,随着掺杂浓度继续升高,LIDT显著下降。掺杂锥区样品的LIDT大小与微缺陷浓度高低呈负相关,而锥区样品的LIDT均高于柱区,表明样品的激光损伤机理可能归因于微缺陷浓度和非线性吸收的协同作用。d)过滤是提高KDP单晶光学质量的常用方法之一,设计实验将聚苯乙烯微球长入KDP单晶中,测试晶体发现紫外区域的透过率降低,尤其是柱区。红外光谱测试表明,晶体结构变得疏松。荧光光谱分析和1-on-1损伤测试结果表明,随着微球粒径的增大,晶体中微缺陷的浓度增加,相应的LIDT降低;随着滤膜孔径的减小,微缺陷浓度降低,相应的LIDT升高。含有300 nm微球的晶体锥区样品在退火前1-on-1测得的LIDT相对较低,为6.73 J/cm2。在R-on-1条件下,溶液未过滤条件下生长出的晶体锥区样品的LIDT为10.12 J/cm2,而溶液经孔径为100 nm的滤膜过滤后生长出的晶体锥区样品并经热退火后的LIDT提高到22.09 J/cm2。在1-on-1测试模式下,柱区样品与锥区样品的LIDT有相似的变化趋势;在R-on-1模式下晶体样品的LIDT变化大体与1-on-1的规律吻合。退火后样品的结构和激光损伤性能得到改善,这可能与微缺陷浓度的降低及非线性吸收减弱有关。e)快速生长了 0%、12%、30%、50%、70%和87%-DKDP单晶。基于光谱类测试和皮秒Z-scan技术研究了晶体的结构变化和非线性吸收特性。结果表明:随着氘含量的升高,晶体样品在紫外区的透过率降低,而红外截止边逐渐增大。同时,晶体的微结构也随氘含量的升高而变得疏松。PL光谱分析表明,低氘DKDP样品中微缺陷浓度随氘含量升高而增加,50%-DKDP晶体达最大,高氘DKDP样品反之。非线性吸收结果表明,随着晶体中氘含量的升高,样品的非线性吸收系数逐渐增大,但增幅较小。在1-on-1模式下,晶体样品的LIDT随氘含量升高逐渐减小,这可能与D-O键合力较弱有关。微缺陷浓度和D-O键合力两者对DKDP晶体的532 nm激光损伤贡献较大,而非线性吸收效应相对较小。激光亚阈值退火对退火后低氘锥区样品的LIDT有明显提升作用,而对高氘晶体的柱区样品提升效果比锥区更显著。