KDP晶体的激光诱导损伤仍然是限制高功率激光系统发展的关键因素之一。晶体损伤的主要原因是激光与晶体缺陷之间的相互作用。激光与缺陷相互作用的机理还不清楚,这关系到KDP晶体在大口径高功率激光系统(如惯性约束核聚变系统)中的应用前景。激光与缺陷的相互作用引发了晶体的初始损伤,但使用亚损伤阈值通量的激光辐照晶体能提升晶体的抗激光损伤能力。深入理解晶体的初始损伤和激光预处理过程,可以为KDP晶体性能提升方案提供参考。KDP晶体内已经存在的缺陷具有尺寸小,分布不均匀的特点,因此很难被识别。同时,激光或射线辐照可以诱发缺陷演变,产生新的缺陷,这更加大了缺陷识别的难度。因此,寻找合适的缺陷表征技术,理解辐照诱导缺陷的演变规律具有重要的理论意义和实际价值。本论文主要针对国内生长的大尺寸KDP晶体,从缺陷表征和辐照诱导缺陷形成这两个角度出发,选取多种缺陷检测手段,研究了含有低浓度As杂质的KDP晶体的辐照效应,并对辐照前后晶体缺陷的变化进行了表征,研究了缺陷对晶体宏观性能的影响。主要研究内容和结论如下:1.研究了亚损伤阈值通量的激光辐照效应,分析了不同辐照参数对晶体缺陷的影响。研究结果表明:(1)亚损伤阈值通量的激光辐照晶体,晶体在紫外-可见波段的光吸收有轻微减少。(2)改变激光参数进行辐照,没有引起晶格常数的显著变化,也没有引起晶体拉曼振动模式的变化。(3)不同激光参数辐照样品,导致荧光峰发生偏移。(4)没有发现预处理效果和晶体杂质含量的关联。2.研究了伽马射线辐照效应,分析了辐照剂量对晶体的影响,选择含As杂质和不含As杂质的两类KDP晶体做比较研究。研究结果表明:(1)对于含As杂质的KDP晶体,辐照诱导了紫外区的光吸收增强,吸收峰值位于260 nm处,吸收强度随杂质含量和辐照剂量的增加而增加。继续加大辐照剂量到400 kGy后,样品出现一个300~360 nm弱而宽的光吸收带,峰值位于335 nm附近;对不含As杂质的KDP晶体,辐照诱导了紫外可见波段的光吸收增强,吸收强度随辐照剂量的增加而增加,但无新的吸收峰产生。(2)使用Materials Studio软件建立了缺陷结构模型,并计算了缺陷的光学吸收特性,发现260 nm处的光吸收是由杂质As缺陷中心产生,其他杂质缺陷结构的计算表明了杂质Al和Mg分别引起了277 nm和300~600 nm范围的光吸收,计算结果与实验结果吻合很好。(3)采用正电子湮灭寿命谱表征了辐照对晶体空位缺陷的影响,发现随着辐照剂量的增加,空位缺陷的尺寸呈现先减小后增大的变化趋势;多普勒展宽谱的测试结果表明辐照前后缺陷的类型发生了转变。(4)介电谱的测试结果表明辐照后样品内的质子空位缺陷发生了变化,同时说明晶体内存在至少二种或二种以上的缺陷。3.研究了电子辐照效应,选择含As杂质和不含As杂质的两类KDP晶体做比较研究,分析不同电子注量辐照对KDP晶体表面结构和宏观性能的影响。研究结果表明:(1)电子辐照诱导了紫外-可见波段的光吸收增强,吸收强度随注入剂量的增加而增加,当注入剂量为6.2×1016 e/cm2和1.0×1017 e/cm2时,出现250 nm的吸收峰;对含As杂质的KDP晶体,电子束辐照没有产生260 nm的光吸收(2)不同注量的电子束辐照没有对晶体的晶格常数产生显著影响。(3)辐照后,晶体表面出现孔洞结构,表面的粗糙度变差。4.研究了热退火效应,以工程应用的晶体为参比,分析不同热退火参数对晶体性能的影响。结果表明:(1)改变退火参数使215 nm光吸收峰发生偏移。(2)退火没有改变晶体内分子基团的振动模式,也没有引起晶格常数的显著变化。(3)没有发现退火效果和杂质含量的关联。采用实验与模拟计算相结合的方法,成功获得低浓度As杂质对KDP晶体光学特性和损伤性能的影响,同时验证了辐照诱导的260 nm吸收峰是由杂质As缺陷产生。辐照诱发晶体内空位缺陷发生变化,但其与损伤的关系还需要进一步补充验证。