在非线性光学发展的早期,人们就已经认识到级联二阶非线性过程会产生非线性相移,如果相关波之间的波矢失配较大,级联二阶非线性过程产生的非线性相移与三阶非线性效应产生的相移类似。过去的十几年,人们从理论和实验上深入研究了与级联二阶过程相关的现象,如二阶非线性材料中的级联二阶非线性过程可以形成光孤子即是重要的研究成果之一。本文在学习前人研究成果的基础上,对空间二次孤子的激发与传输现象做了一些探索性研究,获得了有一定价值的结果,并讨论了它们的潜在应用。主要工作如下:首先从麦克斯韦方程组出发,推导出二阶非线性耦合波方程。在小信号近似的条件下,对耦合波方程组进行变换,得到基频光具有正比于光强的附加非线性相位的特性,这类似于三阶非线性效应中的自相位调制。进一步研究上转换过程中的级联效应时,发现强的泵浦光可以对较弱的信号光进行相位调制,理论上为实现光信号的光-光控制提供了可能。其后,考虑第一类二次谐波产生下连续波在平面波导中的传输现象,利用缓变包络近似得到了描述空间二次孤子演化的耦合方程组。采用分步积分法数值研究了具备不同场剖面的光束在平面波导中的传输特性。研究发现,注入合适的光束,可以激发出具备周期振荡的空间二次孤子,归一化的波矢失配参量β的值对孤子形成所需的功率阈值有很大影响。最后,研究了两种注入情况下,光束在无损QPM光栅中的传输现象。结果发现,对QPM光栅的折射率和二阶极化率进行调制,能够诱导出类似克尔效应的有效的三阶非线性。数值计算表明,在仅有基波注入的情况下,基波迅速激发出基态孤子,并呈现出固有的振荡态,二次谐波虽然激发出谐波孤子,但相应的色散波现象比较明显;在同时注入基波与二次谐波的情况下,在振幅和光束宽度满足一定条件时,两者均能够激发出稳定的孤子态,并且基波孤子的振荡更具周期性,二次谐波的色散波现象显著减弱。而且,注入的二次谐波的振幅存在一个临界值,可以使激发的二次谐波孤子达到最佳孤子态。