晶体是指原子或离子等微观离子在三维立体空间中按照一定规律排列构成的固体物质。晶体与我们的生活息息相关,是实现力、热、声、光、电和磁相互转换的重要媒介之一,在科学技术发展日新月异的今天发挥着重要作用。晶体按照用途可以分成许多类型,如非线性激光晶体、压电晶体、磁光晶体、声光晶体等。天然晶体产量较低,且种类、尺寸和质量难以满足科技需求,人工晶体展现出了较大的优越性。自古以来人们就从事着诸如煮海水为盐、炼丹等晶体生长的活动。经过近千年的发展,人工晶体已逐渐发展为一门学科,在晶体生长、晶体性能表征和晶体应用等方面都发挥着重要作用。种类繁多的人工晶体大大推动了激光、医学、电子、军事等领域的技术发展。声光调制是获得高峰值功率激光的有效方式。随着激光技术持续发展,特别是光纤激光的发展,高效的声光晶体和器件成为热点研究领域。TiTe308（TTO）晶体是一种性能出众的新型声光晶体,此晶体不仅表现出大的声速、高的声光优值,同时晶体的光学性质表现为各向同性,在保偏声光器件的制作中具有独特的结构优势。基于以上分析,本论文选取TTO晶体为研究对象,着重开展大尺寸、高质量TTO单晶生长;设计并优化适用于光纤激光的声光调制器件,探索器件实际应用前景;基于TTO声光特性,进行稀土离子掺杂,探索以TTO晶体为基质材料的多功能复合应用。本论文共分为五章,第一章为引言,第五章为结论,第二至第四章的研究内容如下:Ⅰ.大尺寸TTO单晶的优化生长及物理性质测试针对大尺寸晶体生长要求,调整优化TTO晶体的生长参数,将降温速率、晶转速率和籽晶方向进行调整,成功获得重量为252 g的大尺寸TTO晶体,为物理性质和器件研究提供了材料基础。使用助熔剂法生长大尺寸TTO单晶,但是开始生长的晶体外部有较多包藏。后期调整了晶体生长过程的降温速率,选择最佳的晶转速率,并且采用对称性最高的[111]方向籽晶进行单晶生长,获得了重量高达252 g的高质量晶体。我们对TTO晶体的部分物理性质进行了表征,测得TTO晶体莫氏硬度为5.7,激光损伤阈值为226.93 MW/cm2（@1064 nm,10 ns）。Ⅱ.TTO光纤声光调制器的制作针对光纤激光器中保偏声光调制器的迫切需求,利用TTO晶体光学性质各向同性优势,设计和制备了 TTO保偏声光调Q器件。器件工作波长为1064 nm,插入损耗为1.8 dB,上升时间为36 ns,通断消光比为58 dB,偏振消光比19 dB。器件成功应用于掺镱光纤激光器中,获得了较为稳定的脉冲序列,激光中心波长为1060 nm,最小调制脉冲宽度可到44 ns。基于声光器件电极尺寸的优化,设计和制备了单模光纤声光调制器,插入损耗由1.8 dB减小到1.5 dB,通断消光比从58 dB增加到了 60 dB。初步研究结果表明,TTO光纤声光调制器性能达到商用器件的指标,具有良好的产业化前景。Ⅲ.离子掺杂TTO晶体生长及应用过渡金属离子或稀土离子具有独特的性能。本论文将Cr4+引入TTO晶体,期望在保持TTO晶体良好的声光特性的基础上实现被动调Q特性,从而实现TTO晶体多功能复合。采用助熔剂法生长出厘米级Cr4+:TTO单晶,并对晶体进行了基本物理性质表征。吸收光谱显示晶体在1.06 μm波段范围内有Cr4+特征吸收峰。以Cr4+:TTO晶体为饱和吸收体,成功实现了 1064 nm激光被动调Q特性。调Q脉冲序列脉宽为1 μs,重复频率为67 kHz。泵浦功率为1.194 W时获得了最大输出功率50 mW。Cr4+:TTO的Cr离子掺杂浓度仍需优化,有望在晶体中实现声光调Q和被动调Q的复合。我们还对TTO晶体进行了Nd3+的掺杂实验,初步开展了 Nd3+:TTO晶体激光性能研究;该晶体在激光自调Q输出方面有潜在应用。