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本文以(CO3)三角平面基团为研究对象，对碱金属-稀土碳酸盐体系和碱金属-碱土碳酸盐体系的非线性光学晶体材料进行了设计和探索。在亚临界水热条件下，系统地探索了碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs)与稀土离子(La、Sc、Y、Gd、Yb、Lu)碳酸盐与氟碳酸盐体系，我们成功合成了5例具有非心结构的化合物，分别为:Na3Lu(CO3)2F2，Na8Lu2(CO3)6F2，Na3Y(CO3)3，Na3Gd(CO3)3和Na4La2(CO3)5;进行了亚临界水热条件下的碱金属（Li，Na，K，Rb，Cs）与碱土金属(Mg，Ca，Sr，Ba)碳酸盐体系的探索，发现了4例具有非线性效应的晶体，KNa5Ca5(CO3)8，RbNa5Ca5(CO3)8，CsNa5Ca5(CO3)8，Na2Ca2(CO3)3。紫外漫反射吸收光谱显示它们都具有较宽的透过波段，其中Na3Lu(CO3)2F2和Na8Lu2(CO3)6F2两个稀土氟碳酸盐的紫外截止边小于200nm。另外，晶体粉末倍频测试结果表明它们均可以实现相位匹配，这些化合物的非线性系数火小大概为为KDP的1～4倍。此外，为了更好的了解它们的能带结构以及光学性质，还利用CASTEP程序对部分化合物进行了计算。将分子工程的方法应用到碳酸盐非线性光学晶体材料的设计合成中。我们选取YCa4O(BO3)3(YCOB)作为模板化合物，合成出新型的碱金属-碱土氟碳酸盐非线性光学晶体，Ca2Na3(CO3)3F(CNCF)。紫外和可见光区的晶体粉末倍频测试结果表明，所设计的化合物相对于模板化合物YCOB来说，在非线性系数和双折射率两个方面均获得很大的提升。同时，我们首次通过光学偏光显微镜的方法定量测量了CNCF的双折射率。另外，我们通过寻找合适的助溶剂，通过自发成核的方法，生长了较大尺寸的CNCF单晶，并精确测量了其紫外截止边为190nm。此外，理论计算研究表明，在非线性光学晶体中，CO3基团相比于BO3基团来说，对非线性系数和双折射率的贡献更为突出。