本文在理论上研究了脉冲光束在时空同步聚焦系统中的传输，特别是低阶厄米高斯光束与单环光束在时空同步聚焦系统中的传输特性。　　在研究过程中，我们首先构建了基模高斯光束和(1，0)、(0，1)模厄米高斯光束在时空同步聚焦系统中的传输理论模型，根据物理机制将整个聚焦过程分解为两个步骤处理，首先，将脉冲光束看成是不同频率的子光束的叠加，在频率域中对每一频率的离轴聚焦传输过程进行推导，得到输出的频域场;然后，再对各个频率进行相干叠加，最后得到具有时空耦合效应的时域光场。　　其次，我们通过分析光栅对出射端脉冲光束的时空结构，发现存在时空互换特性　　然后，我们讨论通过聚焦透镜的输出场的时空结构，研究脉冲宽度，光束宽度，脉冲前沿倾斜和时空互换的特性。在焦点，脉冲宽度重新恢复到傅里叶变换极限宽度，光束宽度达到最小值，实现了时空同步聚焦。　　本文共分成七章，主要内容如下:　　第一章:本章回顾了脉冲光束在时空同步聚焦系统中传输的研究背景及国内外研究进展。　　第二章:在本章首先我们构建了一个适用于脉冲光束在时空同步聚焦系统中的解析模型，理论的分析是基于厄米高斯光束在傍轴近似的传输条件，推导出时域内的输出光场。我们先假设输入光束剖面在透镜前平面可以表示为许多子光束的叠加，这些子光束在空间上是存在傅里叶变换极限的厄米高斯光束，其横向中心位置根据波长的长短线性地分布在横轴x上。我们进一步假设输入波形的光谱是高斯型，并且是无啁啾的。然后，将聚焦透镜之前，聚焦透镜，聚焦透镜之后的整个过程当做一个ABCD系统。对每一子光束，可通过柯林斯衍射积分公式解析的计算其横向空间形状演化。最后通过傅里叶变换到时间域，可得到聚焦透镜后任意距离处脉冲光束的输出光场解析表达式。然后介绍了在存在时空耦合时脉宽，束宽的均方根定义，并分析了局域宽度和全局宽度的物理意义。　　第三章:本章主要研究光栅对出射端的空间啁啾脉冲光束的时空结构，我们发现其存在时空互换特性。在大空间啁啾条件下单程出射端的脉冲光束时空结构一般规律:时间域脉冲分布为光束的空间角谱，而空间分布则为入射脉冲的频谱展开。　　第四章:本章讨论了(1，0)模高斯脉冲厄米高斯光束在时空同步聚焦系统中的演化规律。着重分析脉冲宽度、光束宽度、脉冲前沿倾斜、时空互换特性随传输距离z和空间啁啾u的演化规律。　　第五章:本章讨论了(0，1)模高斯脉冲厄米高斯光束在时空同步聚焦系统中的演化规律。着重分析了相位部分。　　第六章，这一章在前面章节的基础上，利用入射的单环光束与(1，0)模和(0，1)模阶厄米高斯光束的关系，直接得出了单环光束在时空同步聚焦系统中的传输表达式。并分析了单环光束的时空同步聚集过程中的光强分布特性。　　第七章:总结了全文的研究成果，并提出了对未来工作的展望。