在全光通信波分复用光子网络中,多路载波信号在网络节点处需要快速的进行通道路由交换与动态重组,以解决节点处的波长阻塞与竞争,这就是波长转换技术。当前比较成熟的基于半导体光放大器的波长转换以及光/电/光的转换技术局限于传输速率、信号格式、波长转换通道数及灵活性有限等缺陷,不利于今后高速大容量光网络中的应用。基于周期极化铌酸锂晶体的非线性波长转换,因其利用的是非线性完全光学作用过程,对载波信号的传输速率及传输格式完全透明、可实现波长转换广播等特点而深受喜爱,将会是全光网络波长转换最有前景的解决方案。本文研究的是周期极化掺镁铌酸锂晶体中的波长转换,采用Ⅰ型准位相匹配技术得到了宽带倍频与和频效应,利用该宽带特性,基于级联二阶倍频差频与级联二阶和频差频两种转换机制,实现了全光波长转换广播功能以及输出通道灵活可调功能的演示,并进一步尝试了加载码型信号的波长转换。主要的研究成果有以下几方面:1.在掺镁周期极化铌酸锂晶体中,我们对比了Ⅰ型(ooe)和0型(eee)准位相匹配(QPM)倍频晶格极化畴反转周期随基频波长的变化曲线以及倍频转换效率的带宽曲线。Ⅰ型QPM指在Z向切割的晶体中,控制入射基频光为Y向偏振的寻常光(o光),产生的倍频光或者和频光则为Z向偏振的非寻常光(e光)。选取合适的晶体极化畴反转周期和操作温度,实验上我们得到了光通信1.5μm波段的Ⅰ型QPM宽带倍频与和频。2.基于宽带倍频与和频效应,提出在MgO:PPLN晶体中实现波长转换广播的两种机制:单泵浦级联倍频差频(cSHG/DFG)与双泵浦级联和频差频(cSFG/DFG)。利用这两种方案,实现了将一路信号光广播转换到七路输出,而通过巧妙选取泵浦光波长在宽带内的不同位置,灵活的将一路信号光向单路、两路及三路的可调转换输出。3.对两种波长转换机制的转换效率进行了测试,并尝试单泵浦级联倍频差频方案用于加载了2.5GHz的NRZ码型信号的转换实验中,对当前结果不足之处的总结给我们提出了MgO:PPLN晶体嵌入波导结构以改善转换效率的期望。