光学非线性频率转换的研究是自激光发明以来非线性光学中的重要分支。利用相位匹配来实现二次谐波的产生是一个十分具有潜力的研究方向,例如双折射相位匹配,准相位匹配,法布里珀罗谐振腔相位匹配和菲涅尔相位匹配等相关技术都已经广泛地应用在激光变频技术、激光物理和通信等各个领域中。对于相位匹配技术的相关研究工作一直都是一个受到广泛重视的课题。论文首先从非线性光学的耦合波方程和非线性光学的常用相位匹配技术作出简单的介绍。接着,通过对非线性光学常用的相位匹配原理进行了推广提出了反射式相位匹配原理,系统地介绍了根据准相位匹配和菲涅尔相位匹配推广提出的反射式相位匹配技术的基本原理,设计了一款“高反膜-非线性晶体-高反膜”平板状三明治结构,并且通过对非线性光学的耦合波方程的推广和计算得出不同相位补偿情况下反射式相位匹配原理能够提供的倍频光增益分布。最后,本论文设计了实验进行验证,分别在金属材料和多层介质材料作为高反射膜的情况下,实现了二次谐波在单畴非线性晶体中获得持续性增益。论文内容主要包括以下两个方面:1.从原理上对常用的相位术进行了深入探讨,提出了使用能提供高反射率和接近p的奇数倍的反射相移的材料作为高反射膜制成的“高反膜-非线性晶体-高反膜”平板状三明治结构,来推广菲涅尔相配匹配技术。理论上通过对非线性光学的耦合波方程的推导,得出了反射式相位匹配的输出倍频光的光强方程,使用软件模拟计算得出不同相位补偿情况下的二次谐波强度分布。2.我们分别利用金属和多层介质层作为高反射膜的材料,在实验上首次验证了反射式相位匹配技术在单畴非线性晶体上获得明显的谐波转换的可行性。在掺镁铌酸锂晶体上产生倍频光,用一维光子晶体作为反射面,在多次反射的情况下输出的谐波最强匹配点的强度是直接透射产生的最强谐波强度的52倍。实验结果表明,与传统的菲涅尔相位匹配原理相比,该方法在控制基波到谐波的能量流动和提供更灵活的相位匹配性方面具有显著的优势,并且在较少的失配补偿模式下,该方法的频率转换效率接近于相位匹配技术的极限。综合实验和理论结果表明,我们提出的反射相位匹配方法将在非线性光学、激光物理和光学技术等领域将有着广泛的应用前景。