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特殊的三维空间周期结构赋予晶体声、光、电、磁、热等丰富多彩的特异性质。不同于天然晶体材料,人工晶体被给予了科学调控与设计的理念,可以针对性地应用于不同的场景,在信息通信、激光、半导体、新能源等领域无不显示其独特的优势,在功能材料领域占据极其重要的地位。碲酸盐晶体结构的多样性,使其具备功能的多样性,近些年来,碲酸盐功能晶体材料已经在二阶非线性光学、压电、光折变等方面展现出优异的特性,受到国内外科研工作者的高度重视。我们的研究目标为在碲酸盐体系中探索新型的性能优异的声光晶体和非线性光学晶体。本论文一共分成六章,每个章节的主要内容如下:在第一章,我们主要介绍了声光晶体、非线性光学晶体和碲酸盐功能晶体三个部分,并据此提出了探索功能性碲酸盐晶体的选题依据、目的及主要研究内容。在第二章,我们主要介绍了探索功能性碲酸盐晶体的过程中所涉及的实验原料、固相合成方法、晶体生长方法与设备、X射线衍射分析、性能测试表征以及第一性原理计算。在第三章,我们通过将TeO2晶体与TiO2晶体的优势相结合的方式,设计并生长了新型TiTe308晶体。目前为止,我们以Li2CO3-TeO2为助熔剂,采用Φ100 mm的坩埚,TiTe3O8晶体的最大尺寸可达65 mm × 55 mm × 35 mm,质量为268.19 g,晶体通透,整体质量良好。TiTe308晶体(400)面的摇摆曲线半峰宽仅为55";TiTe3O8晶体的实验密度为5.626 g/cm3,达到理论密度值的98%,表明助熔剂法生长的TiTe308晶体质量优异,能够满足本征物理特性表征的要求。TiTe308晶体的热导率从25 ℃时的3.321 W/(m·K)增大到300℃时的3.725 W/(m·K),此趋势有助于TiTe308晶体在较高温度下的声光应用。TiTe308晶体的带隙为3.37 eV左右。TiTe3O8晶体在600～5400 nm波长范围内能够保持大于70%的高透过率,在540～6000 nm波长范围内能够保持大于60%的高透过率。我们采用最小偏向角法测试了TiTe3O8晶体在546.1～2325.4 nm波长区间内的折射率,并通过Sellmeier方程进行了拟合。我们通过反推法得到了TTe3O8晶体沿[111]方向传播的纵波的声光优值大约为35× 10-18 s3/g,与Te02晶体沿[001]方向传播的纵波的声光优值相当。基于TiTe308晶体,我们设计与构造了高效声光调制器。以上结果表明,TiTe3O8晶体是一种潜在的性能优异的新型声光晶体材料。在第四章,针对TiTe3O8晶体存在的颜色问题,同时扩展在可见光波段的声光应用,我们设计了新型声光晶体ZrTe3O8。目前为止,我们以Li2CO3-Te2为助熔剂,采用Φ70 mm的坩埚,ZrTe3O8晶体的最大尺寸可达35 mm × 32 mm × 21 mm,质量为56.33 g。ZrTe3O8晶体(004)面的摇摆曲线半峰宽仅为39",ZrTe3O8晶体的实验密度为理论密度的99%,表明助熔剂法生长的ZrTe3O8单晶质量优异。我们系统地研究了ZrTe308单晶本征的热学和光学特性,在25～500 ℃的温度区间,ZrTe308晶体的线性热膨胀系数为10.15 × 10-6 K-1。ZrTe308晶体的比热从25℃的0-548 J/(g·K)增大到250 ℃时的0.611 J/(g·K)。ZrTe308晶体的热扩散系数从25 ℃的0.456 mm2/s增大到250℃时的0.496 mm2/s;热导率从25℃时的 1.38 W/(m·K)增大到250℃时的1.67 W/(m·K)。ZrTe308晶体的带隙大约为4.30 eV。ZrTe3O8晶体的紫外截止边在278 nm左右,在400～5800 nm波长区间内的透过率超过70%,晶体的红外截止边在7788 nm左右。ZrTe3O8晶体在632.8～1553 nm波长区间内的折射率从2.0889降低到2.0370。第一性原理计算表明,TeO4多面体和ZrO6八面体对ZrTe3O8晶体的光学性能起主要作用。在第五章,我们基于LiNbO3晶体,通过异价离子取代的方式设计并构造了新型的非线性光学晶体Li2ZrTeO6。目前,我们以Li2CO3-TeO2为助熔剂,能够通过Φ 60 mm的坩埚成功生长出尺寸为16 mm × 15 mm × 12 mm的Li2ZrTeO6单晶。Li2ZrTeO6晶体属于三方晶系,R3空间群,晶胞参数为a=5.175(2)A,c= 13.857(6)A,V= 321.4(3)A3,Z=3。Li2ZrTeO6晶体中的Zr原子与Te原子占据了 LiNbO3晶体中的Nb原子的格位,ZrO6八面体和TeO6八面体通过共顶点的方式相连接,构成三维结构框架。我们利用劳厄X射线背反衍射仪表征了L12ZrTeO6单晶(012)面的质量,不同位置的衍射图样对称清晰且一致,表明晶体整体质量优异,能够满足后续晶体的本征物理特性测试表征的要求。Li2ZrTeO6晶体的室温热导率为5.952 W/(m·K),与LiNbO3晶体5.6 W/(m·K)的室温热导率相当,表明Li2ZrTeO6晶体具有较好的热学特性。我们系统地研究了 Li2ZrTeO6单晶的线性与非线性光学特性,Li2ZrTeO6晶体的带隙大约为4.06 eV,Li2ZrTeO6晶体的红外透过截止边大约为7.4μm,为目前所报道的红外截止边最宽的非线性碲酸盐晶体。Li2ZrTeO6晶体的激光损伤阈值为1300 MW/cm2,为相同条件下LiNb03晶体的激光损伤阈值的22倍,表明Li2ZrTeO6晶体具有较强的抗激光损伤能力,适合较大功率的非线性光学应用。Li2ZrTeO6晶体可以满足Ⅰ类相位匹配,同时倍频强度大约是KDP晶体的2.5倍。以上结果表明,Li2ZrTeO6晶体是一种潜在的非线性光学晶体。第一性原理计算显示,ZrO6八面体和TeO6八面体对Li2ZrTeO6晶体的光学性能起关键的贡献。在第六章,我们总结归纳了本论文的主要结论、创新点以及有待深入研究的工作。