本论文主要对基于模拟退火算法的非周期极化晶体的设计进行了一些优化和改进,并对准相位匹配内腔倍频进行了相应的实验研究。准相位匹配(QPM)非线性光学频率变换以其特有的转换效率高的优点,获得了日益广泛的应用。特别是20世纪90年代以来,随着制作周期极化晶体的外加电场极化法的发展与成熟,逐渐成为非线性光学的研究热点。准相位匹配技术的发展趋势是充分利用QPM允许人为设计周期结构这一优势,实现更为灵活的晶体结构。只要能够设计并制作出相应结构的晶体,原则上就可实现任意的二个或多个非线性频率变换过程的耦合输出,从而获得高次谐波、可调谐波长、多波长相干光的高效输出,这对于减少波长转换环节,简化光学系统的体积有非常大的优势。全固态内腔倍频绿光激光器通过高效率的腔内倍频获得绿光输出,结构紧凑,转换效率高,是获得绿光的主要器件之一,本文同时报道了准相位匹配内腔倍频的实验研究。在本论文中,主要创新之处有:1.利用模拟退火算法实现非周期结构的设计,对于波长相近的多光波倍频和多信号光波参量过程通过合适的参数选取,给出了更优结果。2.指出非周期结构的设计中利用倍频效率转换公式及利用参量放大的增益公式设计结果的相通性,指出在目标函数中利用前者代替后者可节省大量的计算时间。3.通过目标函数的合理选取实现了频率上转换与频率下转换的耦合输出。4.报道了光光转换效率达19%的PP-MgO: SLT内腔倍频实验,晶体尺寸为20×10×1mm~3,泵浦功率为11W时,获得了最高连续绿光输出2.1W。