超短脉冲激光技术近几十年来发展迅速,朝着更强、更短两个方面不断深入。在超强方面,世界上已有多个实验室报道了拍瓦(10¹⁵ W)放大系统,并且激光聚焦强度已经达到10²² W/cm²量级。当超强脉冲激光与物质相互作用时因激光预脉冲和底座会形成预等离子体,严重影响主脉冲与物质相互作用的物理过程研究,提高激光脉冲的对比度成为重要的研究课题。在超短方面,自2001年科学家首次测量到阿秒脉冲以来,阿秒脉冲产生、测量与应用技术成为研究热点。针对超短超强脉冲激光对比度问题,本论文提出了一种新方法——扫描滤波法,并实现了扫描滤波技术和快速光开关技术对脉冲激光噪声的显著降低。围绕超短脉冲产生技术,本论文重点研究了阿秒实验平台建设中的阿秒脉冲产生、光谱与光电子谱测量技术,以及蓝绿光半导体激光直接泵浦钛宝石的锁模技术。本论文的主要研究内容和创新之处在于以下四个方面:一、扫描滤波法对比度提升技术研究。针对啁啾脉冲放大系统,构造随着啁啾脉冲的时间特性变化的带通滤波器,将自发辐射（ASE）和预脉冲噪声有效降低。设计扫描滤波器结构,数值模拟分析扫描滤波过程中滤波器带宽、高压脉冲沿宽度和时间抖动等参数对扫描滤波性能的影响。实验研究了快速高压脉冲沿产生、同步等问题,实现了宽带滤波器的动态扫描,利用光克尔门技术测量对比度提升一个量级。进一步研究了低电压的RTP电光晶体的窄带扫描滤波技术,在光电导开关高阻输出和50Ω同轴输出两种驱动滤波器的模式下,实现了脉冲激光的对比度显著提升。该研究的创新在于:提出了一种全新的效率高、可级联使用的激光对比度提升方法,首次实验验证了扫描滤波技术的可行性,在太瓦、拍瓦这类啁啾脉冲放大系统中具有一定的应用价值。二、快速光开关法对比度提升技术研究。针对超短脉冲激光几百皮秒至纳秒量级的ASE和预脉冲,采用1 ns的高压脉冲沿驱动快速光开关,实现了主脉冲前百皮秒量级预脉冲的有效降低。通过构造预脉冲的方法评价对比度提升效果,在1.45 ns处获得对比度提升79倍。该技术可用于高能激光前级放大中的ASE和预脉冲抑制。三、惰性气体阿秒脉冲产生与测量研究。第一,理论分析气体介质中产生阿秒脉冲的原子气体电离率、截止光子能量、相位匹配技术等关键问题,研究建立孤立阿秒脉冲实验平台中阿秒驱动源、双光选通门、阿秒脉冲滤波和啁啾补偿技术。第二,研究了阿秒脉冲的光谱采集和泵浦探测技术——瞬态吸收谱仪,通过辅助激光锁定NIR泵浦光和XUV探测光之间的高精度同步和扫描,同步稳定度<20 as。研究了采用单层Ф100大面阵微通道板（MCP）、光纤锥、CCD的阿秒脉冲宽光谱测量技术,有效降低了采集系统中光电转化、杂散光噪声,在Ne气靶中获得的XUV超连续谱超过150 eV。第三,研究了阿秒条纹相机技术测量阿秒脉冲参数的原理,设计并建设了一套时间飞行谱仪（TOF）,获得了清晰的高次谐波光电子能谱。该研究的创新之处:在同类谱仪中首次采用单层大面阵MCP与光纤锥技术测量阿秒脉冲光谱,获得XUV超连续谱可支持变换极限脉宽<50 as;并且自主设计和建设了阿秒条纹相机。该研究为阿秒脉冲的产生与测量提供了理论和实践指导。四、蓝光和绿光半导体激光直接泵浦钛宝石激光器技术研究。研究了采用非球面透镜和柱面镜对LD的快慢轴准直技术,采用两个3.5 W的蓝光LD泵浦钛宝石激光器,用最简四镜腔获得了82 mW的连续激光。并且,研究了采用1.5 W绿光LD直接泵浦钛宝石激光技术,结合GTI镜对腔内色散给予补偿,实现了单管LD泵浦钛宝石的克尔透镜锁模运转。双端绿光LD泵浦获得了输出脉冲宽度79.4 fs和输出功率232 mW的飞秒脉冲。本项研究在国内尚属首次,获得了目前最低的启动锁模阈值,7mW启动克尔透镜锁模;并且获得了目前同类研究中最高输出单脉冲能量1.59 nJ。