在使用非线性晶体进行光学频率变换时,晶体中的热效应会导致转换效率的降低。非线性光学晶体吸收部分光能量,引起了晶体中通光区域的温升。在固定的基频光功率和外部冷却条件下,会在晶体内部形成一个相对稳定的温度场分布,这种局域的温升引起折射率的非均匀变化,进而破坏晶体内的相位匹配条件,同时使得输出光束质量变差,严重时还引起热透镜效应,产生自聚焦而使晶体受到破坏。本文首先简要介绍了BBO晶体(基频光为1064nm的激光)的物理化学特性、光学特性,特别是倍频的相位匹配、走离效应和可接受温度。温度对相位匹配的影响可初步由可接受温度反映,因此在晶体长度与有效孔径长度相当的情况下,本文计算了I型倍频的BBO晶体可接受温度,以便为后续分析提供参考。随后根据麦克斯韦方程组,利用Kleinman近似、慢变条件和近轴近似重新推导了光场耦合波方程,为建立光场与温度场耦合模型奠定了基础。其次,根据热传导方程分别在各向同性和各向异性条件下建立了温度场耦合方程,并给出各向同性情况下的温度场方程数值解和各向异性条件下的温度场方程求解方案。针对各向同性条件,阐述了耦合波方程的数值Fourier变换求解方法,并通过相应的理论假设建立了Mathematica算法。最后,利用数学软件数值模拟了BBO晶体内的倍频过程,得到了基频光和倍频光的振幅和转换效率曲线以及温度场分布;展示了温度场及光场的时间演化过程;分析了抽运功率、晶体长度和入射激光波长对转换效率和温度场的影响。分析指出,温度分布对转换效率和光束质量都有较大影响,且较为复杂。通过对相位失配进行补偿,发现转换效率可以基本恢复,光束质量也能得到明显改善。由此得出,对热效应引起的相位失配进行补偿是改善转换效率的有效途径,因此必须在实际应用中加以考虑。