本论文主要理论研究非线性晶体中基于群速度匹配的宽带激光频率变换技术，只考虑二阶非线性极化率引起的光参量作用比如倍频、光参量放大等。主要内容如下：　　 （1）前言部分介绍宽带激光频率变换技术的应用需求背景，对相位匹配技术、宽带相位匹配技术作简要介绍；　　 （2）第二章是全文的理论基础，基于慢变波包近似下的三波非线性耦合波动方程，推导小信号近似和强耦合情况下倍频光强、倍频效率精确解析表达式，进行数值模拟；由此详细理论分析传统双折射相位匹配技术的原理；　　 （3）第三章研究准相位匹配技术，介绍其发展历史、应用背景以及基本原理，推导频率转换效率公式，并系统分析准相位匹配参数如准相位匹配阶数、极化周期、占空比对频率转换效率的影响，从而得出准相匹配最佳参数设置，最后总结准相位匹配技术的特点；　　 （4）第四章引入群速度匹配概念，指出群速度失配是初始相位匹配满足前提下决定频率变换带宽的主要因素。简要介绍、比较四类宽带频率变换解决方案，基于负单轴晶体铌酸锂，对折返点匹配倍频方案进行理论分析，经过详细的推导、数值模拟，验证折返点匹配在折返点处同时满足相位匹配、群速度匹配，实现宽带频率转换。最后推导折返点匹配三倍频群速度匹配关系式；　　 （5）本章对非共线的宽带三波混频进行理论分析。综合脉冲波前倾斜、非共线互作用方案，经过理论推导，得出一般非共线三波宽带混频匹配参数（相位匹配角、非共线角、脉冲波前倾斜角、线性角色散系数、群速度色散等）相互之间关系以及数学表达式。基于此理论模型，分析非共线宽带倍频、和频以及参量放大过程，为获得高增益、窄脉冲的光参量脉冲提供理论依据和指导。　　 （6）本文的工作重点是理论研究，因此数学推导较多。附录是本文一些比较关键的数学推导过程，分为四部分：1、推导非线性介质中的三波耦合方程；2、求解倍频互作用过程的强耦合解；3、推导准相位匹配转换效率；4推导非共线三波混频角色散系数。