飞秒光参量放大作为可调谐光源,因具有高的单程增益和大的增益带宽,成为产生可调谐的几个飞秒光脉冲的一种重要技术手段。目前,通过400nm泵浦的BBO晶体非共线I类相位匹配光参量放大获取的最窄脉冲已达4fs。但小于10fs的光脉冲都是用可见光作为信号光产生的。本文,将多色相位匹配技术应用于飞秒光参量放大,对实现用近红外光作种子光的宽带运转进行研究,从而为实现从可见光到近红外光整个调谐范围内的窄脉冲运转创造条件。本论文的主要内容包括:一、系统阐述飞秒光参量放大的原理。推导了光参量放大的耦合波方程,给出了参量放大过程中信号光强度近似解及小信号增益的表达式。对BBO晶体的材料特性,有效非线性系数,以及BBO晶体的走离角与空间走离效应,群速度失配与时间走离效应进行了讨论。二、对飞秒光参量放大的宽带运转进行的理论研究。推导出非共线相位匹配OPA在可见光和近红外光域的宽带运转条件。系统地研究了400nm泵浦的非共线I类相位匹配飞秒光参量放大,非共线角和角色散对相位失配,增益谱和参量带宽的影响。对小于800nm的信号光,分析了非共线角对带宽的影响,以及通过改变非共线角对带宽的改善。把多色相位匹配技术用于光参量放大中,给出了近红外波段在信号光中加入角色散实现宽带相位匹配的方法,及参数选取的方法。找出BBO晶体非共线Ⅰ类相位匹配飞秒光参量放大在近红外波段实现宽带相位匹配的最佳参数。三、对近红外飞秒光参量放大进行实验研究。分析对近红外飞秒光参量放大的泵浦光产生、种子光的产生、参量超荧光的产生以及实验设计和实验结果。在BBO晶体非共线Ⅰ类相位匹配飞秒光参量放大中,获得了800nm到1050nm连续可调的近红外信号光。获取的最大信号光增益带宽大于42nm。获取的信号光带宽可支持最小为19.2fs的光脉冲,其单脉冲能量为0.3μJ,转换效率大于2%。四、对近红外飞秒OPA系统进行进一步的优化设计。设计了通过双棱镜实现宽带近红外光参量放大的实验装置及两级放大的近红外飞秒光参量放大进一步提高信号光能量的方案。