本论文详细研究了掺镁周期性极化铌酸锂(MgO:PPLN)晶体中基于I型准位相匹配技术的二阶非线性波长转换,包括倍频、和频与级联效应,以及波长转换在光信息处理中的一些应用。倍频中的I型准位相匹配是指入射泵浦光为o光,而出射倍频光为e光的相互作用过程。本论文在周期为20.4um,长20mm的MgO:PPLN中获得了25nm的倍频带宽。以此为基础,在倍频差频级联实验中成功地演示了由泵浦光的可调性而产生的信号广播的功能。目前为止,I型准位相匹配是唯一潜在具有全光N×M型波长转换的解决方案。接着,基于I型准位相匹配具有群速度匹配波长的特性,本论文进行了超短脉冲的级联实验,在频域中观察到了转换结果。最后,本论文利用I型准位相匹配的灵活性,提出了两个基于波长转换的应用构想并进行了理论计算。一是全光异或门逻辑功能的实现,二是波长信道间隔可灵活调节的多波长激光源。本论文的另外一部分介绍了MgO:PPLN晶体中钛扩散条波导的制备。钛扩散波导可同时支持TE、TM模的传播,符合I型准位相匹配中不同光波有不同偏振态的要求。在条波导制作完后,我们对其进行了通光测试,得到了较好的结果。