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准相位匹配(QPM)光学频率变换是激光以及非线性光学领域的重要课题，通过光学频率变换能够获得各种波长的相干辐射，满足各种实际应用的需要。近年来随着外加电场极化铁电材料技术的成熟，利用准相位匹配技术来实现相干辐射的频率转换受到越来越多的关注。本论文主要对准相位匹配光学频率变换频段拓宽以及效率提高等重要问题进行了深入研究。
首先，提出基于十重准晶极化结构的多个独立倒格矢的位相匹配方法，实现了同一方向上红、绿、蓝三基色的倍频输出。由于三基色的产生不涉及级联的二阶非线性作用，因而转换效率更高。
另外，提出了如何实现具有连续倒格矢分布的方法，并利用只具有短程有序的极化结构实现了连续倒格矢分布，得到了几乎覆盖整个可见光波段的有效倍频输出。还研究了晶体的温度、基频光入射角度及反转占空比对倍频转换效率的影响。
第三，提出了用铁电晶体的电光效应来实现晶体折射率的深调制，从而可以利用光子带隙效应来增强准相位匹配倍频效率。
最后，发现了在外加电场下铌酸锂晶体畴壁扩张的各向异性与晶体结构间的关系，为进一步实现短周期极化结构创造了条件。