随着超快激光技术的迅猛发展,对于超快非线性过程及激光相位的研究也愈加深入。本文总结了作者博士期间利用飞秒激光进行的非线性光学研究以及设备搭建工作。　　 光Kerr门技术是超快时间分辨探测常用的手段之一,具有结构简单、对泵浦光和信号光不要求匹配、探测光谱范围宽、光谱增益均匀等优点。本文通过使用不同厚度的正己烷、石英和钛酸锶作为光Kerr门对超连续白光的时间分辨光谱进行测量,以及与使用非共线光参量放大器(NOPA)的测量结果进行对比,进而对影响光Kerr门响应时间和色散引入的因素进行了分析。结果表明,使用具有高三阶非线性效应的材料(如钛酸锶)作为Kerr介质虽然能大大提高Kerr门效率,但同时会引入很强的高阶色散,这一性质使其不适用于高时间分辨率的宽频光谱探测。　　 超连续白光常被用作泵浦探测实验中的探测光,但其稳定性、强度及光谱等诸多性质至今仍尚待研究。通过对于超连续白光产生条件的对比实验,我们尝试优化使用蓝宝石作为介质时产生超连续白光的条件,并对介质中多丝间干涉导致白光条纹状强度分布现象进行了实验和理论模拟。　　 近年来广泛应用于超快激光应用中的的非共线光参量放大技术,通过在可见光范围实现群速度匹配,可有效的加宽飞秒光参量放大的增益带宽,从而达到激光频率变换和脉宽压缩的目的。作者在之前工作的基础上对NOPA系统光路进行了改进和优化,使系统集成化,更易于使用。基于我们对超连续白光产生条件的研究成果,我们对光路中的白光产生部分进行了优化,并设计了更加稳定的光机结构,进而大大提高了输出光束的稳定性。　　 啁啾脉冲放大技术(Chirped pulse Amplification,CPA)是一种常用的产生高功率飞秒激光的方法。当其中用来展宽和压缩的光栅对角度失调时,会对输出光束产生角色散效应,可导致激光脉冲波前及相位载波-包络相位(CEP)在空间上发生倾斜。另外,超快激光经过一些具有空间色散效应的元件时,也会发生空间上的波前及CEP畸变。波前畸变可使激光在焦点的强度下降,并对超快测量精确度应用造成严重影响。使用常规的检测技术无法定量测量这一畸变。本文在光谱干涉实验的基础上设计了非对称光谱干涉仪,提出对光谱进行傅立叶变换并分离出虚部相位的方法,定量测量了实验室超快激光的空间相位载波-包络相位(CEP)分布。这一方法为超快激光空间CEP测量提供了新的途径,并提出了超快激光空间CEP分布不均匀的问题及实验校正方案为CEP研究提供了新的方向和方法。