过去数十年,因科研、生产的需要,对工作在深紫外波段（<200 nm）激光器的研究成为一个热门领域。现在工作在紫外、深紫外波段的激光器主要是KrF（248 nm）、ArF（193 nm）和F₂（157 nm）准分子激光器,但其易分解、有毒、光束质量差和工作波长较大等缺点制约其大范围的应用。深紫外全固态激光器具有体积小、线宽窄、光束质量好、可调谐和稳定性好等优点,在深紫外光刻、微加工、光电子能谱和光钟等领域的应用前景更加广泛。作为实现深紫外相干激光输出的关键点之一的非线性光学晶体,自然成为了科学家们寻找和研究的重点。迄今为止,在为数不多满足上述需求的非线性光学晶体中,氟化镁钡（BaMgF₄）晶体因其极短的紫外吸收边（130 nm）和能实现全频段准相位匹配等优点,被认为是实现深紫外激光相干输出的有力候选者之一。本论文采用温度梯度法和坩埚下降法进行了BaMgF₄晶体生长的研究。在温度梯度法晶体生长方面,通过对原料合成、热场搭建、生长工艺优化等方面的研究,成功得到了直径约75 mm,长度约50 mm的BaMgF₄单晶,并对其进行了X射线衍射谱、紫外透射谱、X射线能谱、差热分析和拉曼光谱等方面的测试和表征。而在坩埚下降法方面,通过对温度梯度和下降速率的匹配研究,生长得到目前世界上尺寸最大的、完整的BaMgF₄单晶,直径约80 mm,长度约55 mm。通过真空蒸发镀膜法制作了BaMgF₄晶体双面包覆金属波导,利用此结构灵敏度高的优点,对BaMgF₄的电光效应进行了研究。实验中,测量了波导中同一阶导模在不同外加电场下对应的不同外部入射角,通过拟合计算得到了BaMgF₄晶体的电光系数为?_{1 3}（28）-36.2 pm/V。在同样的实验条件下,测量了铌酸锂（LiNbO3）晶体的电光系数为?_{1 3}（28）9.1 pm/V,此结果与之前文献报道的结果符合较好。BaMgF4晶体的|?_{1 3}|比常见的电光晶体LiNbO₃最大的电光系数?₅₁（28）32.6 pm/V更大,再加上BaMgF₄深紫外波段透明的特点,未来有望被应用于深紫外波段的电光调制器和光开关制造当中。对BaMgF₄晶体的主轴折射率椭球进行了计算,并得到其光轴与光波长之间的关系。之后,简述了Maker条纹法测量材料倍频系数的原理,并利用此方法测量了BaMgF₄晶体的倍频系数,得到的结果比早期文献报道的值大一个数量级左右,而且与近年来的理论计算结果符合较好。此外,分别计算了BaMgF₄晶体双折射相位匹配条件下的匹配角、有效倍频系数以及准相位匹配条件下的光栅周期参数。最后,用1064 nm和532 nm基频光,在BaMgF₄晶体中完成了和频产生355 nm光的实验。利用水热反应法对BaMgF₄微晶的生长进行研究。实验选取高纯Mg（AC）₂·4H₂O、BaCO₃和CF₃COOH作为原料,在高温高压的条件下进行。对生长得到的BaMgF₄微晶粉末进行X射线衍射谱测试,与标准数据对比发现它纯度较高。利用扫描电子显微镜（SEM）对微晶的形貌进行表征,其形状呈长方体结构,尺寸基本在5-10μm左右,其中也有部分较大的完整结构在100μm左右。之后,用化学电泳法将BaMgF₄微晶粉末沉积到氧化铟锡（ITO）导电玻璃上,制备了100μm厚的BaMgF₄微晶薄膜结构。用1064nm激光辐照BaMgF₄微晶薄膜,观察到了532 nm的倍频光。将BaMgF₄微晶薄膜作为非线性强散射介质,通过空间光调制器配合遗传算法来调节基频光的波前,实现了1064nm至532 nm的倍频聚焦。利用类似的理论模型,在弱散射BaMgF₄晶体中实现了双折射相位匹配和相位失配条件下的倍频效率修复。