基于准相位匹配技术和级联二阶非线性效应的周期性极化铌酸锂晶体（PPLN）波导已广泛应用于倍频、差频、光参量振荡和全光开关等光参量过程，具有理想的调谐特性。本论文利用同心半圆形极化光栅的铌酸锂波导来实现入射光在波导内同时满足倍频、差频以及二波耦合的条件，从理论上研究了基于二波耦合和级联二阶非线性效应的PPLN波导的全光开关和倍频特性，主要工作如下：　　首先，在慢变振幅条件下，忽略波导内光波传输损耗，基于二波耦合和级联二阶非线性效应推导了PPLN波导内的非线性参量互作用方程——耦合模方程。　　其次，推导了二阶非线性系数与极化畴周期占空比的关系，并由铌酸锂波导内耦合模方程推导了相位匹配时小信号近似下的解析解，给出了PPLN全光波导开关中输出信号光功率随入射光之间夹角、控制光功率和相互作用长度的变化规律。　　然后，利用数值模拟方法研究了由于光栅周期、晶体温度或控制光波长等参量变化引起的相位失配对PPLN波导全光开关输出信号光功率的影响，给出了输出信号光功率随控制光功率和相互作用长度的变化规律。　　最后，研究了小信号近似下归一化倍频转换效率与晶体极化周期、基频光波长以及晶体温度之间的关系；利用数值模拟方法研究了基频光泵浦损耗时PPLN波导倍频特性，给出了输出倍频光功率和倍频转换效率随输入基频光总功率的变化规律。