激光晶体、非线性光学晶体和双折射晶体是全固态激光器中的三大核心光学器件。利用非线性光学晶体材料和变频技术，可以把波长范围有限的激光光源扩展到紫外、深紫外区。然而，目前限制紫外、深紫外全固态激光器发展和应用的关键问题是缺乏能够在该波段产业化应用的非线性光学晶体和双折射晶体材料。令我们期待的是，引入多种具有不同电荷、离子半径、电负性和极化率的阴离子为功能导向性设计和调控材料的电子和原子结构提供了可能，并且能得到许多新的发现和有趣的现象，有助于我们解决这些关键科学问题。本论文对硼酸盐和碘酸盐进行改性氟化，研究氟硼酸盐和含氟碘酸盐的晶体结构多样性，以设计合成系列氟硼酸盐、氟碘酸盐和碘酸盐氟化物短波长双折射晶体和非线性光学晶体为目标。最终成功获得9例新化合物。其中，2种具有非中心对称结构，7种具有较大的双折射率和较短紫外截止边，是潜在的短波长双折射晶体。此外，首次在碱土金属氟硼酸盐中发现了BOF3基团；首次在氟碘酸盐中发现了IO3F基本构筑单元，丰富了氟硼酸盐和氟碘酸盐的结构化学。本文对上述化合物的性能进行了初步研究，主要取得的成果如下：1. Ba(B2OF3(OH)2)2深紫外双折射晶体的合成与性能研究合成了含有独特的B2OF3(OH)2二聚体和有序OH/F基团的新氟硼酸盐化合物Ba(B2OF3(OH)2)2。它揭示了有序的阴离子排列主要是Ba(B2OF3(OH)2)2中BO4的选择性氟化引起。Ba(B2OF3(OH)2)2的结构经Fo-Fc差分电荷密度图、X射线光电子能谱分析(XPS)、固体核磁共振(NMR)、中子衍射和第一原理计算等方法确认。其中，确定OH和F位置的方法可以为后续混合阴离子化合物水热合成的研究提供理论基础；首次在碱土金属氟硼酸盐中发现BOF3基团。Ba(B2OF3(OH)2)2具有较短的截止边(<180 nm)、较大的禁带宽度(8.35 eV)和合适的双折射率(0.109@200 nm)，有望成为一种潜在的深紫外双折射材料。2. 氟碘酸盐短波长非线性光学晶体、双折射晶体的设计、合成与性能研究通过对IO4基团的选择性氟化，合成了SrI2O5F2、Ba(IO2F2)2、Sr(IO2F2)2·2H2O、Rb(IO2F2)2·H5O2和KZn(IO2F2)3·3H2O。其中，Ba(IO2F2)2、SrI2O5F和Sr(IO2F2)2·2H2O是首次报道的碱土金属氟碘酸盐；首次在氟碘酸盐中发现IO3F基团，有助于氟碘酸盐结构化学的研究。通过理论计算系统地分析了碘酸盐和氟碘酸盐中较大双折射率的来源机制，发现IO3F具有较高的超极化率和极化率各向异性，与其他[IOF]、IO3和IO4基团比较可能是一种性能优异的双折射和非线性功能基元，为氟碘酸盐的研究提供了良好的理论基础。其中SrIO3、SrI2O5F和Ba(IO2F2)2这三个化合物具有较短的紫外截止边(255、250和230 nm)、合适的带隙(4.14、4.2和4.34 eV)和较大的双折射率(计算值：∆=0.093、0.180和0.092@1064 nm)，SrIO3、SrI2O5F和Ba(IO2F2)2可能是潜在的紫外双折射材料。3. 碘酸盐氟化物短波长双折射晶体的设计、合成与性能研究通过水热合成首次在碘酸盐氟化物中发现了含d10电子构型Zn的化合物ZnIO3F。系统地分析了ZnIO3F中的大双折射率来源的机理，发现ZnO4F2多面体可以通过影响IO3基团的排列来获得较大的双折射率。与报道的系列碘酸盐氟化物相比，ZnIO3F具有较短的截止边(264 nm)、合适的带隙(4.2 eV)和较大的双折射率(∆=0.219@546 nm)，实现了宽带隙和大双折射率的平衡。其中ZnIO3F双折射率是ZnIO3(OH) (∆≈0.090@1064 nm)的两倍多。这些物理性质表明，ZnIO3F可能是一种潜在的紫外双折射材料。4. 其它新化合物合成 在探索线性光学与非线性光学晶体的同时，我们也获得了两例结构新颖的碘酸盐和磷酸盐化合物，它们包括Cs[IO2(OH)]2I4O12H3和KBaY2PO4。我们对其晶体结构、光学和热学等性质也进行了系统研究。