激光是20世纪中期人类发现的一种重要的新光源。由于激光具有单色性好、方向性强和相干性高等特性在军事和民用领域得到了广泛的应用。激光可以通过激光工作介质制成的激光器直接获得,但是这种方式获得的激光波长有限,并不能覆盖所有的波段。目前一种行之有效的手段是使用非线性光学晶体对当前常用波长的激光进行非线性光学频率变换,从而获得新的波长的激光。因此,设计并制备新型非线性光学材料一直以来都是激光及其相关领域内的热点课题。近年来,一类同时包含d0过渡金属阳离子（Ti4+,V5+,Nb5+,Mo6+、W6+等）和含有孤对电子的主族阳离子（Se4+,Sb3+,Te4+,I5+,Pb2+等）的新型多元氧化物引起了科研人员的广泛关注。由于二阶Jahn-Teller效应的影响,这类新型化合物大部分为非中心对称结构,且大多数具有强烈的粉末倍频效应,是一类有应用前景的非线性光学晶体。近几年我们课题组在该类晶体的研究中倾注了大量的心血,并获得了丰硕的研究成果。2008年,我们在国际上首次生长了大尺寸单斜相β-BaTeMo209（β-BTM）,并对晶体的线性、非线性光学、压电、电光以及拉曼激光输出性能进行了系统的跟踪报道,研究结果表明β-BTM晶体是一种性能优异的多功能晶体。2011年,我们课题组报道了厘米级Cs2TeMo3012（CTM）单晶的生长,研究发现CTM晶体结构中所有的Te03多面体的畸变方向基本一致,导致CTM晶体在极轴方向具有很大的净偶极矩,使得CTM晶体在宏观上显现出了较强的二阶非线性光学性能和压电现象。然而,由于助熔剂体系粘度较大、晶体热导率各向异性明显等原因,导致生长的晶体质量较差,晶体缺陷较多,严重限制了晶体后期器件制作与应用。通过大量的文献调研工作,当在KTiOP04（KTP）晶体生长过程中加入一定量的W03,可以明显的降低助熔剂体系的粘度。因此,与CTM晶体结构同构的Cs2TeW3012（CTW）晶体引起了我们的关注。本论文首先对CTM晶体存在的宏观缺陷及晶体（0002）晶面的生长机理进行了观察研究。之后采用助熔剂法生长出了高质量的CTW晶体,研究了 CTW晶体的基本性能、非线性光学性能与压电性能,讨论并分析了晶体结构与晶体物理性能之间的关系。本论文的主要研究工作和结论如下:（一）CTM晶体的缺陷及生长机理探索探讨分析了 CTM晶体中存在的缺陷,其缺陷主要包括应力开裂、包裹体、负晶和添晶,并采用化学腐蚀法研究了 CTM晶体中存在的位错缺陷。实验结果表明,晶体（2110）晶面正反两面的腐蚀速率相同,蚀坑截面均为长方形,蚀坑取向一致,这说明晶体在α方向不存在极性;而晶体（0002）晶面正反两面的腐蚀速率却明显不同,这说明晶体在c方向存在着极性,而六边形的蚀坑形貌也验证了晶体在c轴方向存在六重对称性。此外,使用原子力显微镜对晶体（0002）面的生长机制进行了探索研究,发现晶体（0002）晶面属于二维成核生长机制。（二）CTW晶体的生长及生长参数优化通过对Cs₂O-TeO₂-WO₃三元相图的详细探索,确定了适合CTW晶体生长的结晶相区。采用顶部籽晶法生长出了大尺寸的CTW单晶。研究了生长参数对晶体质量和晶体形貌的影响。实验结果表明,降温速率为0.5-1.0℃/d时生长的晶体的质量明显要好于降温速率为1.0-1.5℃/d时生长的晶体的质量;籽晶转速为15 rpm时所生长的晶体比30 rpm时生长的晶体具有更多的自然面;分别使用α和c方向籽晶生长的晶体其形貌明显不同,且α向籽晶生长的晶体厚度更厚,晶体质量也更好;比较了三种不同助熔剂比例下生长的晶体的质量,发现当原料配比为CTW:Te02=1:2时,所生长的晶体的质量明显要比另外两种配比下生长的晶体的质量要好。（三）CTW晶体的结构与基本性能1.解析了 CTW的单晶结构,CTW晶体属于六方晶系,P63空间群,晶胞参数 α=b=7.4045 A,c=12.2053 A,V=577.00（4）A3,Z=2。晶体为二维层状结构,考虑到二阶Jahn-Teller效应的影响,TeO3和WO6多面体均产生了畸变,WO6多面体通过共顶点的方式相互连接形成W-O层,TeO3四面体覆盖在W-O层的同一侧,Cs离子填充在层与层之间以维持电价平衡。2.采用浮力法测试了室温下CTW晶体的密度,多次测量后CTW晶体的平均密度值为6.467g/cm3,采用显微硬度计测试了 CTW晶体的硬度,发现CTW晶体硬度较为适中,易于后期的晶体加工和抛光。3.测试了 CTW晶体的比热、热膨胀、热扩散和热导率,探讨了晶体结构与热学各向异性的关系。室温时,CTW晶体的比热为0.3016 J/（gK）,随着温度的增加晶体比热缓慢的增加,根据测得的热膨胀曲线,计算了 CTW晶体结晶学α轴和c轴两个方向上的平均线性热膨胀系数:αa=α11=1.003 × 10-6K-1,αc=α33=26.27 ×10-6 K-1。25 ℃时,CTW晶体α、c两方向的热导率分别为2.33 W/（mK）和0.80 W/（mK）。测试了晶体（0002）面的摇摆曲线,其半峰宽为33",说明CTW晶体晶格完整性良好,晶体质量较高。此外,测试了晶体的化学稳定性,晶体室温下不潮解,抗酸性能优异,但会缓慢溶解于饱和的NaOH溶液。（四）CTW晶体的光学性能和压电性能1.线性光学性能。测试了晶体的透过光谱,其高透范围为430～5000nm。拟合了晶体的折射率色散方程。利用旋转马克条纹法测出了 CTW晶体的二阶非线性光学系数,得到了 CTW全部的二阶非线性系数分别为:d32=6.2pm/V,d33=4.3 pm/V。计算了基频光为1064 nm时晶体的有效非线性光学系数deff= 4.0 pm/V。2.压电性能。采用谐振法和平衡电桥法测试了 CTW室温下的压电性能,获得了 CTW晶体室温下的介电常数、弹性常数、压电常数和机电耦合系数。CTW晶体的介电常数e11和e33分别为29.4和10.1,展现出了较大的各向异性。CTW晶体纵向压电系数d33达到了 19.1 pC/N,是α-Si02晶体压电系数d11的8倍,与LiNb03晶体的压电系数d22相当,稍小于CTM晶体的纵向压电系数（d33=20.3 pC/N）。（五）晶体的结构与性能的关系根据WO₆八面体的键长和键角,计算了 WO6八面体的畸变大小。结合晶体中各原子的坐标和相应的键长值,分别计算了 Cs+,Te4+,W6+,O2-的电价,利用偶极矩公式分别计算了各个多面体及晶体单胞的偶极矩大小。分析了晶体的非线性光学和压电物理性能与晶体偶极矩的关系。