随着光纤通信技术的发展,人们对高速大容量通信业务的需求不断增加,对全光网络的要求也日益增高。全光波长转换技术是实现全光网络的关键技术,它能够有效避免路径堵塞,提高通信效率,因此对全光波长转换技术的研究有着重要的意义。本文对基于非均匀周期准相位匹配结构,主要是分段光栅结构的超宽带波长转换技术进行研究。通过深入分析基于分段光栅结构的周期极化铌酸锂晶体(Periodically Poled Lithium Niobate,PPLN)的波长转换机理,并利用基于级联二阶效应的波长转换方案,建立了适用于快速矩阵计算的数学模型,分别提出了求解级联倍频+差频、级联和频+差频效应的耦合波方程组的快速矩阵算法,并对提出的算法进行了仿真计算,仿真结果验证了所提算法的有效性。另外,本文通过综合考虑温度、转换效率、平坦性以及转换带宽等条件,研究了基于非均匀周期结构PPLN晶体的波长转换器的温度特性。在考虑温度影响的条件下,结合改进的优化算法,对晶体结构进行了优化设计,提出具有大带宽、高平坦性、较好转换效率的波长转换方案,随后对设计得到的波长转换方案在不同温度下的转换特性进行了分析。除此之外,考虑到实际波长转换中可能出现的误差因素,如温度、波导长度、晶体极化周期等,以温度设在100度时为例,仿真分析了波长转换器性能的稳定性。结果表明,考虑温度影响时设计得到的波长转换器在一定误差范围内,仍然能够保持大带宽、高平坦度的转换性能。