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本文介绍了利用Ⅱ类匹配谐振倍频产生多种非经典光场的实验和理论研究，主要内容包括: 1.介绍了二阶非线性过程及其详细分类、相位匹配条件、压缩态和纠缠态的理论模型和判断标准。简要回顾了谐振倍频、压缩态光场、纠缠光源实验的发展过程。 2.列举了影响倍频效率的主要因素，包括激光光束和谐振腔两方面。分析了非线性转换系数与光束形状、谐振腔参数的关系，以及几种主要谐振腔形的特点，理论计算了泵浦功率与谐波功率、倍频效率的函数关系。兼顾性能和易用性，设计制作了由半整块KTP晶体和一个凹面镜组成的双共振驻波谐振腔，它既可以作为倍频光源泵浦光参量振荡腔，又可以作为研究谐振倍频产生非经典光场的理想平台。采用Ⅱ类非临界相位匹配方式，通过把晶体加热到80℃来达到相位匹配点。用自行研制的瓦级全固化整体腔单频激光器作为泵浦源。在1.18W泵浦功率下谐振倍频腔输出绿光功率为849mW，倍频效率72％，考虑到输出镜对绿光90％的透射率，实际倍频效率达80％。绿光短期频率稳定性优于±246KHz（1分钟），长期频率稳定性优于±2.3MHz（30分钟）。 3.理论计算了Ⅱ类匹配倍频腔的经典运动规律和基频光、倍频光输出场的量子噪声谱:腔内存在两个基频光模式，一个偏振方向与泵浦光相同，称为亮模，一个偏振方向与泵浦光垂直，称为暗模。Ⅱ类匹配的倍频过程可以分解为一个Ⅱ类匹配的倍频过程和一个下转换过程，后者存在一个振荡阈值，当泵浦功率低于这个阈值时，腔内只存在真空注入的参量放大过程，能量由亮模场流向倍频场;当泵浦光腔高于阈值时，腔内形成参量振荡，能量由亮模场通过倍频场流向暗模场，暗模偏振方向开始输出相干光。本工作只研究阈值以下的情况。基频光反射场中的暗模是压缩真空场，理论最大压缩度100％;反射场中的亮模是明亮正交振幅压缩场，理论最大压缩度1/3，输出倍频光是明亮的振幅压缩光，理论最大压缩度8/9。我们实验产生了这三种压缩光场，在8mW泵浦功率下，从倍频腔的1080nm反射泵浦光中，分离出了3.2±0.1 dB(～52％)的压缩真空和1.3±0.2 dB(～25％)明亮正交振幅压缩光，如果单独为产生压缩真空光优化泵浦功率，在19mW泵浦功率下，得到5.0±0.2 dB(～68％)的压缩真空。在为产生倍频压缩光重新配置倍频腔后，在50mW泵浦功率下，得到3.1±0.2dB(～51％)的540nm明亮正交振幅压缩光。理论预测与实验结果之间的差异主要是由非理想的器件和损耗造成的。 4.理论计算了Ⅱ类位相匹配倍频腔内两个本征模式之间的纠缠特性，得到两本征模之间存在振幅负关联、位相正关联，可以用Bell态直接探测系统探测，不需要使用本底光。理论证明了将倍频腔输出的耦合模在50/50分束器上混合可以恢复出腔内的本征模，设计了由分束器组成的纠缠光合成和探测系统。实验中把倍频腔输出的明亮正交振幅压缩态光场和压缩真空态光场在50/50分束器上干涉，获得了波长1080nm振幅正反关联、相位正关联的明亮EPR纠缠光束对，振幅和的起伏方差低于散粒噪声基准0.2±0.1 dB，相位差的起伏方差低于散粒噪声基准1±0.2dB 其中创新性的工作包括: 1.通过Ⅱ类匹配谐振倍频获得了849mW的540nm绿光，倍频效率达80％; 2.通过Ⅱ类匹配谐振倍频获得了非经典光场; 3.用同一器件同时产生了相同波长两种类型的基频压缩光场，它们是明亮的正交振幅压缩光（压缩度1.3±0.2 dB）和压缩真空(压缩度3.2±0.1 dB)，波长为1080nm; 4.产生了明亮的倍频压缩光，正交振幅分量的压缩度达3.1dB，波长为540nm; 5.通过倍频过程产生EPR纠缠光，正交振幅反关联，关联度为0.2±0.1dB，正交相位正关联，关联度为1±0.2dB。