光学一直以来都是物理学中重要的一部分。随着强磁场技术的不断发展与完善,运用强磁场下的光谱技术发现了材料中许多新的物理现象,也解答了许多物理疑问,比如探究强磁场诱导的绝缘体金属相变的内在机理。除此之外,伴随着激光的飞速发展,非线性光学尤其是二阶非线性光学（SHG）也被广泛的用于探究薄膜和复合材料的表面和界面状态以及材料的晶格,铁电,铁磁结构。尤其是对于一些表面比较脆弱的材料和异质结,二阶非线性光学表现出了很强的优势。本文介绍了强磁场下的光谱和非线性光学两种技术手段在探究材料物性上的应用。主要工作内容如下:首先在绪论部分,我们分别对强磁场下的光谱和非线性光学做了概括介绍。第二节介绍了强磁光实验在国际上的发展及研究现状。第三节介绍了非线性光学尤其是二阶非线性光学的原理,及在材料中的应用。第四节主要介绍了本文的研究动机及研究内容。第二章介绍了我们实验室中搭建的SHG光路系统。第一节主要介绍了 SHG光路系统的搭建以及激光器,光电倍增管,锁相等元件的使用情况。第二节简单介绍了基于此光路系统的Labview数据采集系统,以及适合我们光路的两种运行程序。第三节介绍了基于此光路系统的Matlab数据仿真系统。通过这个仿真系统我们可以模拟出不同样品的SHG极化图。第四节介绍了基于这些测试系统进行的相关合作。比如用显微SHG光路探究二硫属化合物WSe2的结构,表征薄膜材料的铁电相变温度等。第三章主要介绍了用磁光谱的方法研究了具有G型反铁磁结构的双层钌氧化物Ca3（Ru0.91Mn0.09）207（CRMO）单晶。发现CRMO单晶中不仅存在磁场和温度诱导的金属绝缘体转变。而且通过对磁光谱精细特征的分析,发现CRMO中Ru离子的4d轨道在低温下是处于反铁磁/铁轨序（AFM/FO）结构,且在金属绝缘体相变的关键点附近存在相分离。第四章主要介绍了我们利用非线性光学中二次谐波的技术发现了钛/疲劳钛酸锶异质结界面处的极化整流效应。并通过拉曼,介电等测量手段发现这种疲劳的钛酸锶处于原始铁电态与铁电态之间的中间态。我们通过反复施加电压的方法在Ti/SrTiO3/Au异质结的Ti/SrTiO3的界面处引入了适量的氧空位。这些氧空位和其周围的巡游电子组成了“极化子”。我们利用二次谐波的技术测量了不同方向电压下的电极化,验证了这种“极化子”的极化整流效应。另外,通过不同温度,不通电场下的拉曼,介电等测量手段还发现这种疲劳的SrTiO3展现出了预铁电态效应。这些发现不仅为进一步研究钙钛矿氧化物的铁电态提供了途径,而且提出了一种新型的电极化整流装置,可能成为未来电子器件的基础。第五章主要介绍了 MOF材料中的非线性光学效应。MOF由于其骨架型结构等独特的优势使其成为了一个高度可调的平台,在光学、电学、磁性材料、化学传感、催化和生物医学等领域都有着巨大的应用潜力。尤其是在近几年来,表现出优异的非线性光学性质,使其成为最有潜力被利用的固态非线性材料之一。我们也介绍了相关的实验进展,为构建出非线性性能更好的MOF材料,我们设计了一种新的配体结构的MOF-1,并对其进行了光学性能表征。目前该实验还在进行中。第六章是工作总结和展望,强磁光在材料的物性表征中发挥着越来越重要的作用。利用强磁光也发现了很多之前未发现的物理现象,解决了很多物理问题。伴随着强磁场技术的发展,我们也会提高强磁场下光谱技术的测量范围、精度,以期能够更广泛的应用在材料的物性表征中。非线性光学尤其是二阶非线性光学具有对晶体对称性敏感、非接触性、不需加工、操作方便等优点。已经被越来越广泛的被应用到新型材料的物性表征中。但我们对于材料的光学研究还处于初步发展阶段,有一些问题和技术仍需要深入的研究。