全光彼长转换器将在未来的密集波分复用(DWDM)光通信网络中扮演重要的角色,在网络互联、光交换、动态波长路由、波长再用等方面有着广泛的应用.基于准相位匹配光波导的差频(DFG)型全光波长转换技术具有对信号比特率和调制形式完全透明、相位共轭、多波长同时转换能力、极低的噪声指数等独特优点,是一种非常有应用前景的光波长转换技术.本文对DFG型全光波长转换技术进行了理论和实验两方面的研究.主要内容有:(1)阐述了全光波长转换器在未来光通信系统中的重要作用以及全光波长转换器的常见种类,介绍了DFG型光波长转换器的实现原理和研究现状.(2)在非线性光学和光波导理论的基础上建立了DFG型光波长转换器的理论模型,得到了描述准相位匹配光波导中光波长转换过程的简化的非线性耦合波方程组.对波长转换过程进行了数值模拟,并对波长转换效率、转换带宽等性能指标与波导尺寸、信号与泵浦功率、信号与泵浦波长等参数之间的关系进行了计算与分析.(3)实验研究了基于周期性域反转型锯酸锂(PPLN)光波导的1.55μm波段的DFG型光波长转换.设计和实现了几种不同的实验方案,尤其是基干EDFA(掺饵光纤放大器)的可调环形腔自泵浦的结构方案,获得了较为理想的单波长转换和多波长同时转换的实验结果,并对波长转换效率和转换带宽进行了测试与分析.(4)针对DFG型光波长转换器泵浦带宽较窄的问题,提出与论证了一种新颖的通过向准相位匹配光栅中引入恰当分布样式的π相移域来增加泵浦带宽与调谐能力的方法.