超短脉冲自出现以来,发展十分迅速,飞秒脉冲具有脉冲持续时间短、光谱范围宽、峰值功率高、聚焦范围小等优点,可以实现超高空间分辨率以及时间分辨率,引发了基础科学和技术科学广泛而深刻的变革,已被广泛应用于物理、化学、光谱学、生物医学、微加工、三维存储等领域。飞秒脉冲在光学系统中传输时,光学器件的色散、像差、面型误差、装调误差等,将对脉冲产生严重影响,导致脉冲展宽甚至形变以及光束质量下降等现象,致使整个光学系统的性能不佳。因此,我们需要通过脉冲整形技术改善脉冲质量。到目前为止,有关超短脉冲的研究范围十分广泛,研究方法多种多样,但大多仅局限于理想透镜或简单光学系统,缺乏飞秒脉冲在实际复杂光学系统中传输问题的研究。本文中,基于超短脉冲的传输特性,采用波动光学与几何光线追迹相结合的方法,对飞秒脉冲在光学系统中的传输进行了仿真模拟,尤其是复杂光学系统中,该方法充分考虑了球差、色差等光学像差对飞秒脉冲的影响,并可对脉冲的展宽与形变现象进行分析。通常,光学系统中的材料具有正色散特性,使得超短脉冲在传输过程中,不同频谱成分的传播速度不同,红光比蓝光传输速度快,红光成分与蓝光成分将逐渐分开,造成脉冲宽度增大以及脉冲峰值功率降低。而棱镜、光栅是负色散器件,蓝光传输速度比红光快,可以对脉冲光束进行压缩,用于进行普通光学材料的色散校正,从而使脉冲的所有频率分量同时到达,脉冲宽度和峰值功率保持不变。利用该方法首先对飞秒脉冲在平行平板的传输做了仿真模拟,随后模拟了超短脉冲在三片式镜头中的展宽,并采用棱镜对系统对其色散进行补偿。最后仿真模拟超短脉冲在计算摄像物镜中的传输,由于物镜的复杂性,导致出射脉冲存在严重展宽与形变,为此,采用棱栅结构——光栅与棱镜的组合,进行校正,补偿复杂物镜的色散。当校正系统选择合适参数时,对实际复杂光学镜头的校正效果较好,可保持超短脉冲的特性,满足实际需求。