本文基于多重准位相匹配理论，对光学超晶格中的偏振与谐波耦合过程的动力学性质做了较为系统的探讨，主要内容包括以下几个方面:　　1.研究了一种偏振耦合多重准位相匹配三倍频的特殊模式，并获得了三倍频最高转换效率的解析结果。我们发现，在这一偏振耦合系统中，三次谐波的最高转换效率可以在各种耦合系数比下都能够得到很大的提高，并且还具有新颖的准位相匹配跃变效应。这种效应不仅意味着三次谐波在入射偏振经过临界角时会出现类似于能带结构的现象，而且可以导致出射端面上三次谐波强度随入射偏振的非连续变化，据此原理有可能设计出偏振调控的非线性光开关。　　2.结合传统的非偏振耦合三倍频与偏振耦合三倍频，我们提出了多重准位相匹配三倍频的系统理论。以倍频加和频的三倍频产生过程为研究对象，提出一共存在24种具体的耦合模式，并根据对基波偏振利用方式的不同，将这24种耦合模式分为三大类。每一类都包含有8种不同的模式，由一组统一的耦合波方程描述，并具有统一的耦合性质。传统的非偏振耦合三倍频模式与偏振耦合三倍频特殊模式均可以归入到相应的类别中，并代表了该类模式的共同性质。　　3.在偏振耦合多重准位相匹配系统分析的基础上，我们预言了一类新的三倍频耦合模式的耦合特征与动力学性质，并获得了相应的解析结果。这类三倍频虽然在理论上无法达到100％的转换效率，但却具有最为优越的谐波转换性能。同时，在这类耦合模式中，存在着Structure-free效应，即只要入射偏振角一定，不管以什么样的结构满足准位相匹配条件，得到的三倍频最高转换效率都是一个定值。这种性质非常有利于克服畴结构制备过程中的误差，获得较高的谐波转换效率。同时我们发现，在这类耦合模式中，具有类似于热力学中一级相变的现象，当入射偏振经过一定临界角，晶体内部谐波演化模式会发生突变，但整体的最高转换效率却是连续变化的。相应的偏振依赖关系验证了已经报导的实验结果。　　4.基于偏振耦合的原理，我们在铌酸锂超晶格中设计了偏振调控多重谐波切换的方案。通过两段周期结构的级联，将不同偏振耦合方式的倍频与和频过程在空间上分开，利用两者之间的耦合效应，可以在不同入射偏振角获得高效的基波，二次谐波或者三次谐波输出。通过调节入射偏振，即可以使得出射激光在三种波长之间任意切换，并且具有极高的能量转化效率。　　5.将偏振状态与局域准位相匹配方法结合起来，我们提出了非线性偏振分束器的设想。通过将局域准位相匹配的两个倍频聚焦点设计为来自不同的偏振耦合过程，使得每个点分到的能量只与基波中相应的偏振分量有关。这样，两个聚焦点的能量分配将由入射偏振决定，特定情况下可以只出现其中一个聚焦点，实现传播通道的选择。原来基于局域准位相匹配方法的光学超晶格已经集成了分束，偏转和聚焦的功能，我们进一步加入了偏振调控的功能，强化了局域准位相匹配的集成能力。　　6.基于局域准位相匹配方法，我们提出了二维非线性轴棱锥的概念。通过设计轴对称的畴结构，使得产生的倍频光相互干涉，产生近似无衍射的倍频光束。另外还提出了二维非线性透镜以及利用全反射延长非线性相互作用长度的概念。