在倍频过程中，如果基频光和倍频光之间的相位失配量较大，在传输过程中基频光的能量会不断的转移到倍频光(效率极低)，并且倍频光的能量也会不断的回流到基频光，这一能量正流-回流过程循环往复进行。这种情况下，尽管基频光的能量不会发生显著变化，但它会感受到源自这一二阶非线性过程导致的相位变化，称为级联非线性相移。在相位失配量极大的近似条件下，该非线性相移具有克尔效应致非线性相移(三阶非线性)的特征，表现为基频光的自相位调制。不同之处在于该相移反比予相位失配量。选择不同的相位失配量的符号可以获得正的(自聚焦)或负的(自散焦)非线性相移。这一设计自由度使得级联非线性相移在脉冲孤子压缩、空间孤子形成以及飞秒克尔透镜锁模方面取得应用。 对准相位匹配结构中的级联非线性相移进行了研究。相位失配较大条件下得出的解析表达式表明：准相位匹配结构中，材料色散导致的相位失配以及周期性极化结构本身都会对基频光感应到的非线性相移起到贡献。而在普通晶体中，仅有材料本身色散导致的相位失配会对非线性相移起到贡献。因此，在准相位匹配结构中，通过合适的设计极化周期，可以调节等效相位失配量的大小及符号，从而在一定程度上对级联非线性相移进行调控。对耦合波方程组的精确数值求解证明了近似公式的正确性。此外，普通品体相位匹配条件下基频光不会感应到任何相移。而在准相位匹配结构中，即使满足等效相位匹配的条件，基频光依然感应到级联非线性相移，近似公式很好的预言了这一点以及相移的符号。 在强泵浦的条件下，普通晶体中的级联非线性相移会随传输距离呈现饱和态势。要想避免饱和必然要求增大相位失配，而这以减小非线性相移为代价。与之相比，研究表明：准相位匹配结构中的级联非线性相移大小取决于等效相位失配量，而饱和行为取决于材料包散导致的相位失配。因此可以同时获得较大的相移并且避免饱和出现。基于以上研究结果，认为准相位匹配结构将在级联非线性相移方而取得更广泛的应用。