随着量子信息的快速发展,量子通信成为了科技界的研究热点。量子通信的远距离传输,需要在遥远的两个网络节点之间建立纠缠。目前长距离光量子网络的实现仍存在很大的挑战。2001年,段路明等人提出了一种基于原子系综的DLCZ（Duan-Lukin-Cirac-Zoller）量子中继方案,这个方案结合了原子系综中的量子记忆和纠缠交换,克服了光纤中的指数损耗问题,为长距离量子通信的研究奠定了基础。量子网络通常是由量子信道和量子节点两大部分构成,在量子节点上量子态的产生、存储以及操控是在原子记忆波段进行;然而在光纤（量子信道）中原子记忆波段的传输损耗很大,不利于信息的远距离传输。因此我们只有将原子记忆波段的光子转换到通讯波段,才能在光纤信道中实现低损耗传输。本论文进行了光场从铷原子记忆波段795 nm到通讯波段频率转换的实验研究,本文的主要内容有:（1）首先介绍了光量子通信的相关背景,尤其是频率转换接口对于实现远距离传输的意义及重要性。然后对实验所用的周期极化铌酸锂波导和单光子探测器进行了介绍,最后对国内外几个研究小组已经开展的频率转换工作进行了回顾。（2）推导了基于周期极化铌酸锂波导的二阶非线性频率转换理论,得到了平面波频率转换效率的表达式。开展了光场从795nm到1621nm频率转换的实验研究,研究了泵浦光功率和波导晶体的温度对差频过程转换效率的影响。当泵浦光功率为600 m W,波导晶体的温度控制在59℃时,波导的非线性差频转换效率约为12%。（3）首先分析了差频转换过程中的噪声来源,由于泵浦光的波长处于795nm（信号光）和1621nm（转换光）的波长之间,漏过的泵浦光、自发参量下转换以及自发拉曼散射都会产生噪声;然后设计滤波系统对噪声进行抑制,用单光子探测器对噪声进行了测量,结果显示输入为单光子时,信噪比为10:1。（4）目前我们实验中频率转换的效率主要受限于所使用的光纤耦合波导,因为光纤耦合方式限制了能够进入波导的泵浦光功率。下一步拟利用空间光场耦合的波导进行频率转换,我们对光场从自由空间到波导的耦合进行了预研。搭建了扩束系统和聚焦系统,借助光学显微镜（CCD）观测波导水平截面,目前795nm光场到波导的耦合效率达到30%。