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非线性光学材料在光谱学、微电子学、信息学等方面有着极为广阔的应用前景，相关研究在国内外都显得非常活跃。本论文以硼酸盐非线性光学材料为研究目标，具体工作包括四个方面的研究内容：硼酸盐体系非线性光学晶体的结构选型理论和实验依据；KSr4(BO3)3(KSBO)晶体的生长和性质研究；Pb2B5O9Br(PBBO)晶体的生长和性质研究：Na2B5O8(OH)3·2H2O(N285)和Na2B4O5(OH)4·3H2O(N284)两种水合硼酸钠晶体的制备和性质研究。
1.结构选型和实验依据
首先简要介绍了研究非线性光学晶体的意义和目的，研究现状以及非线性光学晶体用途等。探讨了阴离子基团理论在寻找非线性光学晶体材料工作中的应用。
对硼酸盐系列的部分化合物进行实验摸索，最终确定以碱金属、碱土金属复合硼酸盐，含铅硼酸盐，含钠硼酸盐作为研究对象，进行具有一定尺寸的单晶生长，并对晶体的性质进行研究。
2.KSBO晶体的生长和性质研究
本实验采用高温熔液法生长KSBO晶体。首先利用高温固相合成法获得KSBO粉末，经X-射线粉末衍射测试，与义献报道的图谱一致，说明所制得的化合物为目标产物。经过热重-差热分析测试，确定化合物的熔点在1200℃以上，且为非同成分熔融化合物，需要选择合适的助熔剂降低熔点。通过自助熔剂和其它助熔剂的实验筛选，确定NaF、HaBO3物质的量之比为3：1为合适比例的助熔剂体系。首次通过顶部籽晶法生长出20×20×5mm3的KSBO晶体。
通过X射线单晶衍射测试，确定化合物属于正交晶系，分子量为566.01，空间群为Ama2，单胞参数为a=10.9879(2)(A)：6=11.948(2)(A)；c=6.8865(14)(A)。红外光谱测试表明化合物具有BO3基团。透过光谱实验表明，化合物具有比较宽的透光波段范围。紫外吸收截至边在230nm左右;用Nd3+：。YAG调Q激光器产生的1064nm激光照射，产生同条件下与KDP发光强度相当的绿光，表明化合物具有合适的非线性光学系数;采用Kurz法测试不同颗粒度KSBO的倍频效应，表明KSBO可以实现相位匹配。
3.PBBO晶体的生长和性质研究
首先利用高温固相合成法在650℃得到PBBO纯相粉末，热重-差热分析测试表明PBBO在融化之前已经分解，为非同成分熔融化合物，需要选择合适的助熔剂降低熔点。通过自助熔剂和其它助熔剂的实验筛选，确定NaF、PbO的物质的量之比为1：1.5为合适比例的助熔剂。首次通过顶部籽晶法生长出3×3×1.5mm3的PBBO晶体。
透过光谱实验表明，PBBO具有比较宽的透光波段范围。紫外吸收截至边在250nm左右;用Nd3+：YAG调Q激光器产生的1064nm的激光照射，产生与KDP同条件下六倍强度的绿光，表明化合物具有较大的非线性光学系数；采用Kurz法测试不同颗粒度PBBO的倍频效应，表明PBBO可以实现相位匹配。
4.N285和N284两种硼酸钠晶体的制备和性质研究
通过水热法和室温溶剂挥发法分别获得N285和N284两种硼酸钠晶体。对两种方法的实验过程进行了比较，X射线单晶衍射仪测试表明：N285属于正交晶系，a=11.967(2)(A)；b=6.5320(13)(A)；c=11.126(2)(A)。N284属于三方晶系，a=11.1042(16)(A)；b=11.1042(16)(A)；c=21.131(4)(A)。
透过光谱表明两种硼酸钠盐的紫外吸收截至边均在190nm以下，有适中的倍频转化效率，Kurz法表明N285能够实现相位匹配，而N284不能实现相位匹配。