铌酸锂晶体是一种集电光、声光、压电、非线性、光折变等效应于一身的人工晶体，尤其是实施不同掺杂后能呈现出不同的物理性能，是至今人们所发现的光子学性能最多、综合指标最好的晶体，被认为是“光学硅”的主要候选材料之一。目前铌酸锂晶体研究的最大突破在于近化学计量比晶体的生长。与通常的同成分晶体相比，近化学计量比晶体的周期极化反转电压下降、电光系数、非线性光学系数、光折变等方面的性能均出现了大幅的提高。如此优异的物理性能，加之十分广泛的应用前景，使得近化学计量比铌酸锂晶体迅速成为国际上竞相追逐的光电子材料。 然而，近化学计量比铌酸锂晶体的各种性能是如何改善的? 这是一个急待解决的根本问题，因为只有弄清性能改善的原因才能进行人为的调控，以适用于各种器件的制作。通常认为，近化学计量比铌酸锂晶体性能改善的直接原因是本征缺陷的大幅减少。但本征缺陷影响性能的具体机制是什么，到目前为止，并没有完全搞清楚。我们研究了铌酸锂晶体的本征缺陷对紫外吸收边的影响，以及不同锂铌比的单掺铁、双掺铁锰、铜铈铌酸锂晶体的光折变性能，着重分析了本征缺陷在光折变过程中所起到的主导作用。 第一章，首先介绍了铌酸锂晶体的基本物理性质，综述了铌酸锂晶体的缺陷模型、铌酸锂晶体的光折变掺杂工程、近化学计量比铌酸锂晶体的光折变性能、近化学计量比晶体的制备方法以及本论文的工作计划。 第二章，系统研究了不同锂铌比的名义纯铌酸锂晶体及不同掺杂量的掺镁铌酸锂晶体的紫外吸收边，实验结果表明，名义纯铌酸锂晶体和掺镁铌酸锂晶体的紫外吸收边均符合Urbach公式，对应缺陷引起的带尾吸收，该缺陷为锂空位。因此通常定义的铌酸锂晶体的吸收边实际上是锂空位周围的氧离子(O<2->)的2p电子到铌离子(Nb<5+>)4d轨道的跃迁引起的。 第三章，研究了不同锂铌比掺铁铌酸锂晶体光折变光栅的写入与擦除过程。实验结果表明，随着锂铌比的提高掺铁铌酸锂晶体的光折变中心由同成分的Fe<2+>/Fe<3+>，逐渐过渡为近化学计量比的Fe<2+>/Fe<3+>和双极化子/小极化子双中心，这是近化学计量比掺铁铌酸锂晶体的光折变性能优于同成分晶体的直接原因。 第四章，研究了不同锂铌比的LiNbO<,3>∶Fe∶Mn晶体的双色非挥发性全息存储性能，实验结果表明，随着锂含量的增加，LiNbO<,3>∶Fe∶Mn晶体的光折变灵敏度逐渐增加，在锂含量增加到 49.57mol％时达到最大，之后随锂含量的继续增加，灵敏度开始下降。在此基础上，我们提出了近化学计量比双掺晶体的三中心模型：随着锂含量的增加，双掺晶体的光折变中心除了掺杂离子以外还增加了双极化子/小极化子。此外，我们在LiNbO<,3>∶Fe∶Mn 晶体中观察到强烈的自增强效应：在绿光固定光栅的过程中，参考光的能量转移到了衍射光上，使衍射光得到了放大。 第五章，我们在LiNbO<,3>∶Cu∶Ce晶体上实现了紫外光与绿光的非挥发性全息存储，近化学计量比LiNbO<,3>∶Cu∶Ce晶体的灵敏度达到了0.1070 cm/J，是同成分LiNbO<,3>∶Cu∶Ce晶体的15倍。非挥发全息存储及UV-Vis吸收谱的实验结果表明在 LiNbO<,3>∶Cu∶Ce晶体中Ce离子是深能级光折变中心，Cu离子是浅能级光折变中心。 第六章，总结了整篇论文的研究成果，并展望了近化学计量比铌酸锂晶体的研究工作。