本课题来源于教育部科学技术研究重点项目和国家自然科学基金项目。论文对准相位匹配技术的基本原理及其应用进行了详细的理论分析,并得出了一系列与实验结论相吻合的计算公式,同时对铌酸锂晶体的特性及其周期极化实验进行了详细的描述。利用准相位匹配技术,通过人为地在非线性晶体上制备出非线性系数的周期结构,来满足相位匹配条件,可以提高频率转换的效率与扩大非线性晶体的应用波段范围,这是近年来非线性光学研究的重要发展方向。利用铌酸锂晶体制作周期极化结构,以实现准相位匹配技术是最为突出的例子。铌酸锂晶体是实现准相位匹配最为理想的材料之一,因为它有效非线性系数较大而得到迅速发展。近年来,由于铌酸锂晶体生长工艺的成熟和PPLN外加电场极化法制备技术的提高,使得它在非线性频率变换领域的应用越来越广泛。论文分别从准相位匹配的基本原理和实现准相位匹配技术的主要手段两个方面入手,展开了深入了研究,主要工作如下:1、从麦克斯韦方程组及非线性极化的原理出发,推导了介质中三波互作用的耦合波方程,并在此基础上分析了倍频互作用的转换效率。2、从有效非线性系数的傅立叶变换出发,推导了准相位匹配条件下,三波互作用的耦合波方程,并对方程进行了求解,在此基础上分析了倍频互作用的转换效率与周期极化晶体的各参数之间的制约关系。3、分析了铌酸锂晶体的物理、化学及铁电性质。形象的描述了晶体外加电场极化时,铁电畴极化反转的全过程,最后对铌酸锂晶体的电击穿特性进行了理论分析和实验验证。4、研制了一台用于制作周期极化铌酸锂晶体的电源,并且对PPLN的实际制备过程进行了详细的描述,同时对铌酸锂晶体外加电场极化的两种方案分别进行了详细的阐述,并给出了一系列有价值的实验结果,最后对PPLN晶体的通光倍频实验进行了叙述,得出了有参考价值的实验结果。5、对基于PPLN光波导的全光波长变换技术进行了详细的理论分析,推导出了非线性光波导中级联二级非线性效应(倍频和差频互作用)的耦合波方程,并对倍频过程的转换效率进行了推导,由于对耦合波方程的一系列处理,使得非线性介质光波导中的导波模耦合波方程与一般介质的耦合波方程在形式上得到了统一,为我们将来对该方程的进一步分析和求解提供了理论基础和依据。