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GaSe是少数几种优秀的长波红外非线性光学晶体之一，它具有透光范围宽(0.65-18μm)，光吸收系数小(α＜0.01cm-1，2-12μm)，非线性光学系数大(d22=62-75 pm/V)，激光损伤阈值高（可达3.7 J/cm2）等优点。利用GaSe晶体的光混频实验输出的中远红外激光光源，在军事、民用等许多领域具有重要的应用。然而，GaSe质地较软且易沿(0001)面解理，阻碍了晶体的广泛应用。 研究表明，通过S、In、Te等元素的掺杂可显著提高晶体的机械性能。但GaSe及其掺杂晶体的光学质量（光吸收系数、有效非线性系数等）受生长工艺影响很大，目前几乎无人对掺杂的晶体生长工艺进行研究;此外，掺杂所引起的晶体机械、光学性能变化机理等也值得进一步探索和研究。 本文主要进行了以下几个方面的研究:①采用数值方法，模拟了Bridgman法生长GaSe晶体时的流速场、温度场、结晶界面形貌的可能分布趋势，分析相关生长控制参数对温度分布和结晶界面的影响;②结合数值模拟和文献报道结果，对本实验室的单晶炉进行了优化改进;③利用改进后的单晶炉，生长出较大尺寸的GaSe及其掺S单晶;④对生长出的晶体进行机械、光学等性能测试，并与文献结果比较，分析掺S后GaSe晶体的机械、光学性能变化趋势;⑤利用第一性原理对掺杂晶体的性能变化机理进行了理论分析、研究。 最终得到如下结果:①数值模拟表明，减小温度梯度、恒速坩埚旋转、外加轴向静磁场等手段，可抑制熔体对流，使晶体的结晶界面较为平滑，提高生长晶体质量;②改进的Bridgman法生长出掺S浓度分别为0w％、1w％、2w％和3w％的GaSe晶体，纯GaSe晶体尺寸达Φ24×50mm3，S掺杂浓度3w％的GaSe尺寸达Φ20×60mm3;③测试结果表明，S掺杂浓度在3w％以内，不会改变GaSe晶体的相结构;掺S浓度3w％的晶体压痕模量、压痕硬度大约增加34％;纯GaSe和掺S晶体均具有较高光透过率，但掺S后长波透过截止波长由18μm降为15μm;④第一性原理计算表明，GaSe1-xSx晶体的晶格长度随S掺杂浓度增加而减小，晶体带隙宽度也发生改变，这都与实验结果变化趋势相同;掺S使GaSe声子能量有所提高，解释了掺S晶体长波截止波长变短的原因;计算的GaSe弹性模量与实验值非常接近，通过Born有效电荷的变化解释了掺S晶体机械性能变化的可能机理。 本实验室生长出的GaSe及其掺S晶体具有较大的尺寸和较高的光学质量，有望用于光混频技术，输出8-15μm远红外激光光源。数值模拟工作为生长其它具有类似性质的半导体材料提供了一定的参考;第一性原理计算解释了掺S晶体的机械和光学性能变化机理，这为探索掺杂其它元素也提供一定的理论依据。