KDP/DKDP晶体具有生长方法简单、成本较低、光学性能良好等优点，而可生长出的超大尺寸KDP/DKDP晶体是目前唯一可用于高功率激光工程的单晶材料。但是在晶体的生长过程中存在很多影响因素，同时对晶体进行后处理也会影响晶体的性能，这都直接关系到超大尺寸KDP/DKDP晶体的实际应用。鉴于此，本文综述了近些年超大尺寸KDP/DKDP晶体的重要研究进展， 特别是针对传统生长和快速生长中存在的问题和相应的解决对策以及晶体性能相关的研究，并重点对晶体的透过率、氘化率、激光诱导损伤等进行了分析和讨论。

采用传统溶液降温法生长了KDP 晶体，利用单光束Z扫描技术对不同取向的KDP晶体在λ=532 nm条件下的非线性折射和非线性吸收性质进行了研究；在皮秒激光脉冲条件下，以KDP晶体的应用为基础，探讨角度与KDP晶体非线性光学参数的关系。在本实验条件下，KDP晶体具有明显的非线性折射现象，而无明显非线性吸收现象，表现出明显的自聚焦效应。相关理论计算得到KDP晶体的非线性折射率γ（n2）和相应的三阶非线性极化率χ(3)k。结果表明:样品的取向对KDP晶体的非线性光学参数γ（n2），χ(3)k的数值具有一定的影响；在相位匹配方向（I类和II类）具有相对较小的非线性光学系数。

详细比较了磷酸二氢钾(KDP)晶体的自发拉曼散射和受激拉曼散射光谱，在受激拉曼散射(SRS)中观察到了自发拉曼散射中最强的振动模的三阶Stokes 光(559.43, 589.74, 623.50 nm)，由于其他振动模的受激拉曼散射增益系数较小，其SRS光谱未观察到。另外，比较了传统生长的未退火和退火后的KDP晶体及快速生长的锥区和柱区KDP晶体的受激拉曼散射增益系数，结果表明生长方法和热退火对KDP晶体的受激拉曼散射增益系数无明显影响。

利用群理论详细分析了磷酸二氢钾(KDP)晶体的拉曼振动模式, 得出了其拉曼振动模的归类。并采用拉曼光谱仪测量了Z切退火KDP晶体X(ZZ), Z(XY)和Y(XY)X三种散射配置和未退火KDP晶体Z(XY)配置下的拉曼光谱。根据拉曼选择定则得出X(ZZ), Z(XY)和Y(XY)X散射配置下的拉曼峰分别对应A1, B2(LO), B2(TO)对称类振动模, 但在Z(XY)配置下的拉曼光谱中除了B2模, 还观察到了A1模, 而在Y(XY)X配置下的拉曼光谱中只有B2模, 且退火和未退火晶体Z(XY)配置下的拉曼光谱无明显差别, 此结果表明KDP晶体的对称性降低, 在背向散射时A1模也具有角度特性, 但与晶体的内应力无关, 这是由KDP晶体内部结构决定的。

对磷酸二氢钾(KDP)晶体中Na取代K点缺陷的几何结构及电子结构进行了第一性研究.计算的形成能约为0.46 eV,因此在KDP晶体中此类缺陷比较容易形成.Na取代K以后没有在带隙中形成缺陷态,但在价带中引入两个占据态.它们分别位于费米面以下49 eV和21.5 eV处,这两个占据态分别由Na原子的s和p轨道形成.相对于K来说,由于它们位于价带深处,具有很低的能量,因此Na在KDP中比K稳定.Na在KDP晶体中与周围氧原子的重叠布居仅为0.09, 故它不与主体原子发生共价作用,仅以静电库仑力影响周围原子,此缺陷周围晶格仅发生微小畸变.

用基于密度泛函理论及超软赝势的第一性原理研究了KH2PO4(KDP)晶体中K空位的电子结构、形成能及驰豫构型.讨论了K空位形成后电荷密度的重新分布、相应的电子态密度和能带结构等性质.计算得到中性K空位的形成能为6.5 eV, 远小于间隙K原子点缺陷形成能13.07 eV.K空位的存在使晶胞体积增大, 分别沿结晶学轴a方向增大近0.8%,b方向增大近0.87%,c方向增大近1.2%,同时使与之配位的8个氧原子发生较大位移,使这8个氧形成的空腔体积增大近3.2%.空腔体积的增大不仅促进了各种点缺陷的扩散迁移,而且有利于其它杂质原子的填隙.K原子迁移率的增大会引起离子电导率的增大,因而会降低KDP的激光损伤阈值,因此从这个方面讲,K空位的存在是不利的.但是如果能从实验上(如热退火)利用K空位所造成的扩散通道排出或改善缺陷结构,则可提高KDP晶体的光学质量.

用第一性原理研究了KH₂PO₄(KDP)晶体中性本征点缺陷的形成能并计算了常温下点缺陷的浓度.计算得到中性填隙氢原子的形成能为2.05 eV,进而得到298 K下的浓度约为1.21×10^-17 mol/L.由于填隙氢原子在带隙中形成缺陷能级,并使能隙降低了2.6 eV, 因此消除填隙氢原子有利于提高晶体在355 nm附近的激光损伤阈值.计算得到的氧间隙、氧空位、钾空位和氢空位的形成能分别为0.60、5.25、6.50 和6.58 eV,常温下它们在晶体中也以较高的浓度存在.钾空位使晶胞体积增大约3.2%,并可能提高晶体电导率,从而降低光损伤阈值.P取代K的反位结构缺陷形成能尽管较低(4.1 eV), 但由于晶体生长溶液中P是以PO₄四面体的形式存在,故此点缺陷的存在几率很小.

研究了几类可能出现在KDP晶体的生长溶液中的有机物杂质和无机阴离子杂质基团对KDP晶体散射、透过率、光损伤阈值等光学质量的影响,结果表明,不同种类的杂质的影响并不相同,造成这一结果的根本原因在于杂质离子的结构及其与晶体表面原子成键能力的不同.

研究了磷酸二氢钾(KDP)晶体热退火前后光学均匀性的变化,发现适当温度下退火可以降低KDP晶体的内应力,提高晶体的消光比,从而提高晶体的光学均匀性.实验证明,50℃下退火即可消除部分内应力,110℃下退火可以消除生长鬼影和鬼线.但是,退火温度太高(如170℃),也可能使晶体的均匀性降低.

探讨了不同pH值对KDP晶体散射颗粒的影响.结果表明, 不同pH值生长条件下生长的KDP晶体中散射颗粒的尺寸、密度呈现明显差异,pH值为5.5条件下KDP晶体中散射颗粒尺寸明显变大,分布稀疏;pH值为2.0时,散射颗粒密度高,尺寸小.其原因在于形成散射的杂质颗粒的存在形式不同.