在近十年里,复杂介质中的聚焦与成像的研究已成为越来越多人关注的重点。传统的研究主要集中于线性散射介质上。为弥补散射的影响,基于反馈的波前整形技术于2007年被提出,并被应用于线性强散射介质中。该技术被证明可以实现更高信噪比的聚焦,更小分辨率的成像。而在量子通信的应用中,通信光源使用的光子对是利用非线性介质的自发参量下转换产生的。由于晶体自身的缺陷、光子对在空间中长距离传输中时空气中杂散介质的影响等因素,均会造成微弱的下转换光子对被散射,最终影响传输效率与信号接收率。本文的主要研究内容,即为非线性散射介质的散射补偿。本文中,我们将原来主要使用在线性散射介质的波前整形技术应用于非线性散射介质,实现了在空间和频域内对于二次谐波、自发参量下转换过程的操控。首先,分别针对空间及频域内的操控过程,将复杂的非线性散射过程简化分析后,建立了实验的基础理论模型。其次,针对二次谐波过程,设计实验。该实验实现了在空间中随机非线性介质中单点、多点的聚焦,迭代优化后的目标点聚焦于单个像素点大小且光强增大为优化前27倍的结果;在频域中,则实现了宽带倍频光中多角度、多波长的光强优化。实验证明了该技术在随机介质及超快光学中应用的可行性。最后,我们将该技术推广并应用于单光子量级的信号,实现了对于自发参量下转换过程的操控。我们以预示效率作为优化的目标函数并测量优化过程中的符合计数、偶然符合计数之比,将理论与实验相结合,验证了基于反馈的波前整形技术可以弥补晶体内缺陷,提高光子对质量。以上实验证明了在复杂环境中,该技术在长距离量子密钥分发、量子通信和量子成像等领域的应用前景。