自上世纪九十年代以来,飞秒脉冲激光技术不断发展,并且在很多领域得到应用。啁啾脉冲放大(CPA)作为获得高功率飞秒激光脉冲的关键技术日益成熟。本文以光线追迹法为基础,对啁啾脉冲放大系统的色散补偿问题作了系统深入的研究。主要内容包括:一、介绍飞秒脉冲激光器及啁啾脉冲放大系统的发展和目前的进展情况,以及飞秒脉冲激光的应用。二、详细介绍了啁啾脉冲放大的原理,并着重介绍用光线追迹法计算放大系统的压缩器和展宽器色散的方法,另外还介绍了放大器的原理和类型。三、本章对用于计算CPA系统的色散的光线追迹法数值算法中出现的误差进行了分析。提出了变步长算法,从而减小了数据振荡,在研究CPA系统中高阶色散的补偿问题时,明显提高了总体计算结果的精度。通过解析求导结果的检验,确定了最佳步长范围。四、本章以GD曲线的形状作为色散补偿好坏的判定标准,讨论在何种情况下可以得到系统参数最好的优化方案。并且在此基础上提出了引入适当负三阶色散以补偿五阶色散的总体色散的混合补偿方法。该方法能够获得比采用仅补偿二、三阶色散的逐阶色散补偿法更接近傅立叶变换极限的超短脉冲。五、本章首先以负色散光栅对压缩器为模型,对放大系统的调节精度问题在理论上进行了系统分析,在此基础上,我们对一紧凑型Offner再生放大系统的脉冲进行了压缩,得到了比以前窄很多的脉冲输出,基本达到了变换极限。