量子网络信息处理基站需要同时处理多个波段的光子信息,而在传输过程中通常却选择在光纤中传播低损耗的近红外光,因而在量子网络中需要一种可以处理频率转换同时量子特性可以得到保持的技术,这就是非线性频率上转换技术。非线性频率上转换技术在红外探测、地对星通信、量子保密通信、光谱测量等方面的应用使其备受关注,采用高斯脉冲或者高斯光束的上转换可以有效提高上转换效率和降低暗计数,因而大多数频率上转换方案采用了横截面为高斯分布的高斯光束或者时域上为高斯分布的高斯脉冲光束。尽管高斯光束或者高斯脉冲相关的频率上转换实验进展常有报导,但是对于高斯光束或者高斯脉冲参与的上转换过程中的量子传递特性和光子数统计特性理论仍然有待完善,同时对于不同泵浦强度以及不同束腰等情况下的高斯光束调制方法还有待深入探究。本文在弱光非线性频率上转换的理论基础上开展了高斯脉冲光的转换效率变化和转换光子数比率变化分析以及时域同步的高斯脉冲量子特性保持特性分析、高斯光束以及拉盖尔-高斯光束的调制方法的研究。围绕不同强度、不同束腰、不同形状下的高斯脉冲光和高斯光束的频率上转换进行理论计算模拟,这对基于高斯光束频率转换的量子网络的构建和应用具有重要的参考价值。本文的主要研究内容和创新点如下：首先,我们基于弱光非线性频率上转换理论研究了高斯泵浦脉冲强度与转换效率时域上分布的关系,模拟计算了不同强度脉冲泵浦条件下的上转换过程的转换效率曲线,结果表明随泵浦光强的增强转换效率呈现周期性振荡变化。其次,我们基于量子三波耦合方程探讨了信号光和泵浦光时域上分别为连续相干光场和高斯脉冲相干光场时的非线性频率上转换过程中的光子数量子统计分布的保持和传递特性。模拟结果脉冲模式的非线性频率上转换过程可以传递和保持入射的信号光子的光子数量子统计分布特性。第三,我们提出一种有效的高斯光束调制方法,通过直接调节频率上转换过程中的泵浦光强度来快速实现。我们基于弱光频率上转换理论模拟计算了高斯光束的横截面转换效率和上转换光子数比率,同时我们也模拟了在不同泵浦束腰下的转换光子数比率,基于这些模拟结果,我们总结了基于上转换的高斯光束调制方法以及潜在的应用。最后,我们在上述基础上模拟了拉盖尔-高斯光的频率上转换,并和实验结果进行了对比,我们的理论模拟结果和实验结果完全符合。我们的结果对于探究弱光非线性作用过程和发展新型量子上转换器件和基于频率转换的量子操控器件有重要的参考意义