钽铌酸钾(KTa1-xNbx O3,KTN)晶体因为其优异的电光性能和对环境无污染的优点受到科研人员的广泛研究。KTN晶体是一种多功能光电功能材料可用于光学器件的制备。由于其优良的性质,对KTN铁电单晶的研究很广泛,对于四方-立方相变温度附近的性质研究尤为多,对于处于正交相下的KTN晶体的电光性能缺少相关研究。因此本文从实验和理论上分别对正交相KTN的电光性能进行了研究,并分析了外电场对折射率的影响。对KTN晶体的物理性能进行了实验表征。为了表征其结构,通过X射线衍射法对KTN晶体进行了结构表征,从而得到了晶体的物相和晶格常数。通过实验测量了KTN单晶温度和相对介电常数的响应关系,由于介电反常现象图谱会出现峰值,进而确定了相变温度,并计算得到不同温度对应的相对介电常数以及晶体的组分。利用压电力显微镜(PFM)对铁电单晶的畴结构进行了表征,得到正交相KTN晶体中存在亚微米量级的畴结构,为电光性能的分析提供一定的理论依据。研究了正交相KTN晶体的电光效应。对KTN晶体极化强度随外场的变化情况进行了测量,获得了相关参数,为极化实验和电光性能的理论计算提供依据。通过改变外加电场、极化时长和极化温度等变量对正交相KTN晶体的极化条件进行了探索,确定其最优极化条件,并将极化完成的样品用于实验测量。根据光在晶体中的传播理论,对具有2mm点群对称性的铁电单晶的光率体随着外加电场的变化趋势进行了计算。搭建Mach-Zehnder双光束干涉系统对KTN样品的线性电光系数进行了测量,正交相KTN晶体的电光系数在10–10m/V左右。理论上计算了正交相KTN晶体的电光矩阵。理论上,介绍了通过二次极光系数计算推导电光矩阵的方法,并利用二次极光g系数对正交相和四方相的线性电光系数进行了推导,得到在不同的物相下,KTN铁电晶体的线性电光系数与样品的自发极化强度成正比关系。电光效应本质上是指折射率会随着外场发生变化,利用MATLAB计算模拟了不同方向外加电场的情况下,正交相KTN单晶的折射率椭球变化,并对计算结果进行了分析,得到不同情况下获得大的电光系数时的外场条件。