为了抵消自然双折射引起的Pockels电场传感器的工作点漂移, 设计了一种基于波长控制的铌酸锂晶体强电场传感器。设计的传感器系统包括: 可调谐激光器、Pockels传感器、微控制单元及光电探测器。采用微控制器控制可调谐激光器的输出波长, 使传感器具有π的固有相位偏置, 即使传感器工作在线性区。仿真结果表明: 当设计的传感器晶体长度大于0.45mm时, 在1530 ~1565nm范围内可以找到使传感器工作在线性区的工作波长。最后结合传感器最大可测电场与半波电场之间的关系Emax≈0.3Eπ, 得出传感器晶体长度为6.32mm, 光沿z方向传播, x方向加电场, 传感器最大可测电场为1000kV/m, 此时调谐传感器的工作波长为1546.1nm可以使传感器工作在线性区。

光折变晶体内部产生的光致折射率的变化很小,不易实时观测,导致对写入晶格的质量无法鉴定。为了实时观测光折变光子晶格写入导致的更细微的光致折射率的时间和空间的变化,提出了在马赫-曾德尔光路的基础上引入放大的傅里叶变换的观测方法,极大地提高了测量的分辨率。该方法可以实时观测写入高密度光子晶格折射率的时间和空间变化,同时可以鉴定光子晶格的质量和均匀度,解决了高密度光子晶格制作质量的时间把控问题。与间接方法相比,该方法更加直观明了,所测数据更加准确、清晰,分辨率可方便地由傅里叶变换透镜的组合决定。

利用离子注入技术制备了不同Zn 离子剂量掺杂的铌酸锂样品，研究了Zn 离子注入对LiNbO3 晶体红外光谱特性的影响。实验结果显示Zn离子已成功地注入到LiNbO3晶体中，以Zn原子纳米颗粒形式存在，且注入深度约为80 nm。与纯LiNbO3晶体在3486、2851 和2917 cm- 1处的主次吸收峰的位置相比，三种掺杂Zn 离子剂量的样品主吸收峰的位置均出现在3483 cm- 1 处，发生了微小的红移，次吸收峰的位置基本保持不变。Zn 离子注入使x-切向LiNbO3晶体的透射率增大，z-切向LiNbO3晶体的透射率降低。

搭建了以布儒斯特角切割LiNbO3晶体作为电光调Q元件的Cr,Tm,Ho:YAG激光器，测量了静态时腔内LiNbO3晶体的放置角度对激光器输出能量以及偏振特性的影响。研究发现，当LiNbO3晶体以布儒斯特角放置时，Cr,Tm,Ho:YAG激光器效率最高，输出激光的p分量最大，线偏振特性最好，这对电光调Q是有利的。电光调Q时，测量了不同抽运电压下的输出能量、脉冲宽度及脉冲波形，当重复频率为2 Hz时、脉冲能量为25 mJ，最小脉宽达265 ns，脉冲峰值功率达94.3 kW，脉冲波形呈光滑的近高斯分布。

基于琼斯矩阵和菲涅耳公式，建立了偏振光透过LiNbO3晶体的分析模型，研究了入射光偏振态、晶压等参数对输出光偏振态和p偏振态、s偏振态透射率的影响规律。搭建了分别含单块LiNbO3晶体、LiNbO3晶体和薄片、两块串联LiNbO3晶体的Ho,Tm,Cr:YAG激光电光调Q实验装置，并测得了输出激光的偏振态、输出能量等随晶压的变化关系曲线。

采用提拉法生长了In∶Fe∶Cu∶LiNbO3晶体，测试了晶体的紫外可见光谱、红外吸收光谱。利用二波耦合方法测试了晶体的响应时间、最大衍射效率、计算晶体的光折变灵敏度。结果表明，随In3+离子浓度的增加，在In3+浓度较低时，In∶Fe∶Cu∶LiNbO3晶体紫外可见光吸收边发生紫移，而红外吸收峰3482cm-1位置基本不变，但浓度达到阈值时，紫外可见光吸收边相对于低浓度发生红移，而红外吸收峰向高波数方向移动；In3+浓度增加时，响应时间变短，最大衍射效率下降，晶体存储灵敏度提高。

共光轴体全息存储是体全息存储技术实用化的一个发展方向。为了选择合适的参数以搭建基于晶体的透射式共光轴体全息存储系统，对该系统的存储容量、串扰特性和晶体在共光轴存储结构中的存储特性等进行了研究。从理论上分析了共光轴体全息存储系统的存储密度、物镜的参数、空间光调制器的像素尺寸、有效像素数目和移位复用间隔等之间的关系，给出了点扩展函数表达式的物理解释，并根据点扩展函数分析了系统的串扰特性，优化了存储偏振光方向以使晶体表现出最大的动态范围。根据分析优化结果搭建了基于LiNbO3晶体的透射式共光轴体全息存储实验系统，实现了高分辨图像的记录与再现。与传统的双轴系统相比，所搭建的共光轴系统具有光路结构紧凑的特点。

实验用红光记录紫光敏化，研究了几种不同掺杂浓度和氧化还原状态的近化学配比铌酸锂晶体的双色全息记录特性，如其饱和衍射效率和记录灵敏度的变化规律。实验结果表明，晶体的饱和衍射效率随透射光强与紫外光强比值的增加先增加后减小，而记录灵敏度在不断减小。Mn含量相同时，Tb含量越高的晶体饱和衍射效率越高，而记录灵敏度越低。Tb含量相同时，含Mn比不含Mn的晶体的饱和衍射效率低，但记录灵敏度更高。还原晶体的饱和衍射效率和记录灵敏度均比氧化晶体高。记录光与敏化光的比值、掺杂浓度和氧化还原状态对晶体的全息特性产生影响。通过适当调整上述参数之间的关系，可对材料的全息记录特性进行优化。

采用在Fe:LiNbO3中掺入了铟离子生长的双掺杂InFe:LiNbO3晶体，以波长为1064 nm的近红外会聚光束作为记录光源，通过数字观测装置，对比研究了铟离子掺入前后Fe:LiNbO3晶体和InFe:LiNbO3晶体的光折变性能。实验研究结果表明，铟离子掺入后晶体的光折变响应速度和抗光折变能力明显提高，饱和折射率变化量降低。初步分析认为，InFe:LiNbO3晶体光折变性能的增强是由于掺入的铟离子取代了部分光折变敏感中心，降低了光敏中心的数量，导致晶体光电导增大，响应时间随之缩短。

在同成分LiNbO3中，掺入ZnO的摩尔分数分别为1%、3%、5%、7%和9%，掺入(质量分数)0.03% MnCO3和0.08%Fe2O3，采用提拉法生长了优质Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体.测试Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体的OH-红外吸收光谱，抗光损伤能力和位相共轭性能.Zn离子浓度在7%和9%时，OH-吸收峰移到3 528 cm－1,讨论OH-吸收峰移动机理.随着Zn离子浓度增加，抗光损伤能力增加.Zn离子浓度增加到7%,达到阈值.Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体抗光损伤能力比LiNbO3晶体高二个数量级，研究高掺锌Mn∶Fe∶LiNbO3晶体抗光损伤增强机理.随着Zn离子浓度增加，Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体位相共轭反射率降低，位相共轭响应速度增加.Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体位相共轭镜消除了光波的位相畸变.以Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体作存储介质进行全息关联存储实验.讨论全息关联存储的工作原理.以原图象的25%和50%进行寻址，在输出平面上接收到较完整的存储图象.