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La2CaB10O19(LCB)晶体是一种新型的非线性光学晶体，具有非线性光学效应和双折射率适中、紫外波段透过性高、激光损伤阈值高和不潮解等优良特性，同时，其易于掺杂稀土离子，成为激光自倍频晶体，本文主要围绕其生长、三倍频性能、光谱性能、激光自倍频性能等方面展开研究。在新材料探索中，发现了一种具有BO4共边连接结构的新型硼酸盐晶体KZnB3O6，对其结构和性质进行了分析研究。
本研究主要内容包括：⑴利用Li2O-CaO-B2O3助熔剂生长出高质量、较大尺寸LCB晶体，对不同籽晶方向对于生长晶体尺寸和质量的关系做了总结，找到利于器件切割的最佳生长方向-[110]偏+b方向。⑵准确测量了LCB晶体的紫外到红外波段折射率，拟合了色散方程，对其非线性光学矩阵做重新测量，d12=0.58pm/V，d22=1.04 pm/V，d23=0.25 pm/V，d14=0.70 pm/V。⑶利用新测量的折射率和非线性光学系数矩阵，计算出LCB晶体的1064nm-355nm三倍频的相位匹配角度，在低功率下测量LCB晶体三倍频转换，得到最佳相位匹配方向为：一类相位匹配角度为θ=49.4°、ψ=0°，二类相位匹配角度为θ=65.3°、ψ=66°，得到LCB晶体三倍频最高转换效率35.6％，略低于LBO晶体。在一类和二类最佳相位匹配方向上，我们对LCB晶体做了三倍频转换的接收角和接收温度测试，Ⅰ类XZ平面θ角接收角：0.77mrad·cm，Ⅰ类XZ平面接收温度：6.8℃·cm；Ⅱ类θ角接收角：2.46mrad·cm，Ⅱ类ψ角接收角：3.23mrad·cm，Ⅱ类接收温度：8.18℃·cm。采用最大输出功率140W的激光器，对其大功率条件下三倍频转换做了测试，最高输出功率达到16W，其性能与LBO相当。⑷生长出掺杂浓度分别为1.95mol％、2.2mol％、4mol％、5mol％、7.3mol％、8.7mol％、10.8mol％的Nd3+：LCB晶体，首次测量了掺杂稀土离子Nd3+的LCB晶体折射率，各方向均略大于非掺杂的晶体。对各个浓度晶体做室温吸收光谱和荧光光谱测试，根据J-O理论计算出其光谱参数，对比得到吸收和发射性能最佳的掺杂浓度为5mol％。得到全面荧光测试结果，1051nm的荧光发射强度在与Z轴夹角-7.1°达到最大；激光测试，得到单向泵浦和双向泵浦的激光输出，双频激光1051nm和1069nm可同时激发，频率相差4.6THz。对4％Nd3+：LCB晶体做热学评估，其比热较小，热膨胀和热导性能较好。⑸生长出高质量、一定尺寸的4.6％Yb3+：LCB晶体，进行b面室温吸收光谱测试，其吸收谱带在Yb3+离子特征的923nm和974nm附近，来自于Yb3+离子的2F7/2-2F5/2能级的跃迁。得到4.6％Yb3+：LCB晶体的X、Y、Z三方向的室温偏振吸收光谱和荧光光谱，同时通过理论计算，得到XZ平面上偏振荧光发射的理论分布，得到最佳荧光发射方向X’。在θ=37°、ψ=0°方向的样品中，发现了双频激光现象，其频率差为3.2THz。⑹生长出掺杂浓度为1.2％的Dy3+：LCB晶体，进行室温吸收光谱和荧光光谱测定，通过J-O理论计算得到其光谱唯象参数、跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比、吸收和发射截面等光谱数据，并对575nm荧光峰做荧光寿命测试，为636μs。⑺生长出掺杂浓度为2.25％的Sm3+：LCB晶体，进行室温吸收光谱和荧光光谱测定，通过J-O理论计算得到其光谱唯象参数、跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比、吸收和发射截面等光谱数据。⑻生长出掺杂浓度为Ho3+=0.40％、Yb3+=1.59％的Ho3+：Yb3+：LCB，在976nm的激发波长下，测试样品的荧光光谱，成功观察到Ho3+：Yb3+：LCB晶体的上转换过程，发射峰为(5F4，5S2)-5I8跃迁的540nm，5F5-5I8跃迁的663nm，5I4-5I8跃迁的739nm。⑼生长出新化合物KZnB3O6，P1空间群，晶胞参数a=6.7139(13)A，b=6.9301(14)A，c=7.0632(14)A，α=63.12(3)°，β=72.02(3)°，γ=68.99(3)°，发现硼氧阴离子基团中含有。BO4共边连接的特殊结构，是第一个在常压下合成的具有该结构的硼酸盐。