近年来，随着纳米光子学的发展，作为信号的载体，具有宽波长可调的微纳相干光源因其能够在小尺寸上提供多个信号源，越来越受到人们的关注。然而，基于带隙跃迁过程的光子受激放大机制的微纳激光器，因其波长的调节范围受材料本身能级的限制，调控范围有限。非线性光学参量过程中的光学二次谐波的产生(SHG)能够将频率为ω的光转化为2ω的光，从而实现波长的转换，为在单一器件上实现宽谱可调的微纳相干光源提供了可能。然而，由于缺乏对微纳尺度下材料的结构与其非线性光学性能关系的深刻理解，在设计新的材料体系和提高非线性转换效率方面仍然有很大的困难。　　本文以特定的光子学功能为导向，理性地设计器件结构和选择相应的材料体系。依据我们对不同材料的物理化学性质的认识，通过可控的方式制备得到目标材料体系，深入研究体系中各类材料表现出来的性质以及光与物质的相互作用机制，探究微纳材料结构以及二阶非线性光学性质之间的关系。　　1.从增强光与物质的相互作用入手，构筑金属表面等离子体波导结构，实现亚波长低损耗的SHG信号的传输。利用介质波导模式和表面等离子模式的相互耦合，形成低损耗的复合波导模式。其强的光场限域能力，极大地增强了光与物质的相互作用，从而实现增强的二次谐波出射。通过对结构中激发光的偏振以及介质波导模式和表面等离子模式之间耦合强度的调控，实现不同的SHG增强效果。基于对结构和性能的认识，合理的调整结构参数，满足相位匹配条件，利用基频光的复合波导模式的低传输损耗特性，实现了传输过程中的SHG信号的产生，进而对其传输损耗进行补偿。　　2.从材料结构入手，可控制备了具有特殊结构的层状材料，实现边界二次谐波效应的增强。基于对层状材料的二阶非线性光学性质的认识，我们设计一种不完全覆盖的层状结构。通过化学气相沉积的方式，可控地制备了具有对应结构的材料，并通过基频光的激发研究其二次谐波效应。结构的特殊性带了新奇的二次谐波性质，这种不完全覆盖的结构使得由线偏基频光激发所引起的非线性极化没有完全抵消。并且相比于单层材料，材料厚度的增强能够很好的将光限域在里面形成良好的回音壁模式的谐振腔，实现了增强的边界二次谐波出射。　　总而言之，我们以功能为导向，理性地构建相应的材料体系，深入地研究了微纳尺度下材料和器件的结构与二阶非线性光学性能之间的关系。我们力求在微纳尺度下光与物质相互作用的深入了解的基础上，通过合理的设计实现特定的光子学元件，为未来微纳体系下光学参量过程的研究提供了有益的借鉴和帮助。