在ICF（惯性约束聚变）研究中，三次谐波转换技术是提高靶对激光的吸收率以及改善激光对靶的辐照均匀性的关键技术之一。由于已有的三次谐波转换装置的效率和带宽指标不能满足ICF打靶的要求，需要发展带宽更大（≥10 nm）、效率更高的谐波转换技术。本文从群速匹配的角度，对宽带、高效光学混频（和频）问题进行了深入的研究，并取得了以下五项进展：一、基于非线性耦合波理论，对各向异性介质中三波（基频光、倍频光及三倍频光）群速度之间的关系进行了细致的推导，并首次建立了三波群速匹配关系式，为实现宽带、高效的三次谐波转换提供理论指导。对三倍频过程的数值模拟结果显示，当三波群速度满足该群速匹配关系式时，三次谐波的转换效率和带宽均最大。二、在三波群速匹配关系式的基础上，探讨了实现折返点匹配三倍频的可行性，并为寻找具有合适三倍频折返点波长的晶体提出了具体建议。三、针对超短脉冲三次谐波转换过程中严重的群速失配问题，设计了一种新型群速补偿结构。对采用该结构的KDP晶体进行三倍频模拟，结果显示：在50fs的理想高斯脉冲入射条件下，新型补偿结构的三倍频转换效率比普通KDP晶体提高近一倍。四、对CLBO晶体与KDP晶体在三次谐波转换效率与带宽方面的性能进行了对比，结果显示：使用大非线性系数的晶体可以缩短相互作用长度，从而有效减弱群速失配带来的不利影响；CLBO晶体的转换效率和带宽较KDP晶体分别提高20％和100GHz左右。五、对啁啾堆积脉冲的三次谐波转换特性进行了探索性研究，采用简化模型优化了晶体级联模式下各晶体的厚度及失谐角度，为后续研究具有复杂波形的堆积脉冲的高效三次谐波转换技术奠定了基础。以上研究结果对于宽带、高效三次谐波转换器件的设计和研制具有一定的指导意义和参考价值。