二阶非线性光学频率转换在光谱学、超短脉冲倍频、信号处理以及光通信等领域都有着重要的应用。要实现多个波长倍频转换及宽带频率转换,相位匹配是必不可少的条件。其中,准相位匹配(QPM)技术可简单有效地实现相位匹配,广泛的应用于多波长及宽带倍频技术。我们提出了一种横向嵌套光学超晶格结构,在此基础上实现了双波长的同时倍频,且倍频输出的双波长可以以任意比列进行转换效率调制。以1mol%和5mol%掺氧化镁铌酸锂材料为例,分析了其色散特性,阐述了其实现双波长倍频的方法,从而实现了双波长频率转换。例如对于倍频过程,当温度为114℃,在ee-e型QPM作用下,利用1mol%掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体,在0.86μm和1.06μm处同时实现可任意比例调节的倍频波。在此结构中我们进一步对双波长的波长间隔以及频率转换特性开展研究,对双波长的入射和出射偏振态进行研究发现,双波长都为ee-e型时在QPM作用下,倍频的波长间隔较大,因此我们将光波输入输出的偏振状态进行拓展讨论,发现当偏振状态不同时,双波长可同时倍频且波长间隔可以调节。本文还讨论了相对有效非线性系数dreff(λ)的物理意义,并用其来衡量倍频转换效率。研究表明,对于波长间隔可调的双波长倍频而言,当温度为130℃,利用5mol%掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体,双波长分别处于ee-o和oo-o偏振态模式下倍频,可以实现1.31um附近波段双波长倍频。当温度或畴长发生变化时,可对双波长的波长间隔进行调节,实现所需波长间隔的双波长倍频,并对倍频光的输出强度实现切换。最后文章讨论了阶梯分段啁啾结构晶体,对中心波长为1.55um的带宽频率转换特性进行了深入研究,分析并比较了通过改变阶梯分段啁啾晶体的参数结构获得不同的实现扩展带宽的方案,并利用准相位匹配技术和群速度匹配点实现了宽带为3.44um的红外波段倍频。