可变光衰减器是基本光无源器件之一，电光型可变光衰减器的关键部件是高电光系数的电光材料。弛豫铁电单晶(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-xPT)具有优异的介电、压电和机电耦合性能，已经被广泛地研究和应用。近年来的研究表明，PMN-xPT还具有较大的线性电光系数。由于三方相及准同型相界附近的单晶具有微畴结构，对光的散射比较严重，而四方相PMN-xPT单晶具有宏畴结构，它的光学透过率高，电光系数大，是理想的电光材料，因此我们针对其光学各向异性的特点设计和制作可变光衰减器。另外对立方相的PMN-xPT单晶的光学及其二次电光性能研究还很少，因此我们系统研究了其基本光学性质及电光性能，同时也根据其光学各向同性的特点设计制作了可变光衰减器。　　 本论文通过高温下施加电场极化的方法获得了单畴化的四方相PMN-xPT单晶，其尺寸完全可满足光学器件制作的要求。通过单畴化，消除了晶体的内部畴壁，降低由畴壁引起的光学损耗，为晶体在光学器件方面的应用提供基础。　　 利用椭偏仪法精确测量了立方相PMN及PMN-0.08PT单晶的折射率及消光系数。研究发现PMN-xPT单晶的折射率及消光系数均有明显的频率色散现象，随波长的减小折射率迅速地增大。随着PT含量的增加，折射率增大。利用最小二乘法，得到了PMN和PMN-0.08PT单晶折射率色散的塞尔迈耶尔方程。通过对不同组分的PMN-xPT单晶塞尔迈耶尔光学系数的研究，发现在ABO3型钙钛矿结构的材料中普遍存在着BO6氧八面体结构基元，它决定了晶体的基本能带结构。其中，B位阳离子对能带的影响要比A位阳离子大得多，B位阳离子的d轨道和O2-离子的2p轨道的耦合作用对能带结构的贡献最大，它决定了单晶基本的光学性能。　　 采用紫外/可见/近红外分光光度计测量PMN和PMN-0.08PT晶体的光学透过性能，得知单晶的紫外吸收边在400 nm左右，在600 nm波长之上具有很好的光学通过率。计算得到PMN和PMN-0.08PT单晶的禁带宽度分别为为3.04，3.11eV。PMN-xPT单晶随着组分的增大，晶体的禁带宽度逐渐减小。　　 利用单光束椭圆偏光法及Ar+离子激光光源，测量了立方相PMN和PMN-0.08PT单晶在514.5 nm波长下的的二次电光系数(R11-R12)，它们分别是0.91×10-16m2/V2，8.19×10-16m2/V2，所测量的样品的半波电压分别为1997 V和623V。可见PMN-0.08PT单晶具有较大的二次电光系数，它比文献报道的PLZT陶瓷及PMNT薄膜的二次电光系数都要大得多。其半波电压也很小，通过较少电极间距离及延长样品的长度可降低半波电压，因此MN-0.08PT单晶也是一种非常有应用前景的电光材料。　　 在上述的基础上分别设计了基于立方相及四方相PMN-xPT单晶的可变光衰减器的结构，并制作了器件的原型，测量了其插入损耗，衰减范围等性能指标。在首次利用PMN-xPT单晶制作可变光衰减器的情况下，笔者发现在没有镀增透膜的情况下，立方相器件的最小的插入损耗只有1.76dB，透过率在65％以上。而四方相的器件其插入损耗为3.13dB透过率在48％以上，通过减少器件尺寸，降低通光长度及镀增透膜的方法也可使器件的插入损耗低于1dB。