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超短超强激光的发展，为强场激光物理等众多学科领域提供了前所未有的实验手段和极端实验物理条件。光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)是超短超强激光系统发展的全新概念。为了获得更宽的带宽，压缩产生更短的脉冲宽度；为了获得更高的放大能量，促进激光功率的进一步提高，本论文在系统分析OPCPA机制的基础上，利用新型的晶体和不同的结构，在波长1064nm和800nm附近开展了高效宽带OPCPA的一些理论分析和实验研究。取得的主要结果如下：
1.首次提出利用新型晶体CLBO进行宽带OPCPA，并进行了理论和实验研究。实验发现，在相同的条件下，CLBO晶体比KDP晶体有更高的增益，并且CLBO的增益带宽比较宽。由于CLBO晶体能够制作出较大的口径，实验证明可以用作PW量级OPCPA的最后一级进行能量放大。
2.理论计算了在近简并近共线0类准相位匹配结构下，周期极化晶体PPKTP的宽带参量放大的增益特性。PPKTP晶体中的参量放大有较大的接受角，可以通过角度或者温度调谐实现较好的相位匹配，这对于实现宽带的OPCPA有重要的意义。
3.利用周期极化晶体PPLT为增益介质，实验研究了近简并近共线的0类准相位匹配宽带参量放大。在较低的泵浦能量(～600μJ)下，获得高达～106增益，较宽的增益带宽，和～10.3％的转换效率。通过温度调谐，可以获得最佳的增益谱。
4.首次提出在非共线0类相位匹配结构下利用周期极化晶体进行宽带参量放大。理论计算分析发现，波长532nm脉冲泵浦800nm的宽带脉冲，存在一个最佳的非共线角，对应最宽的增益带宽(>120nm)；同时计算了在群速度匹配下的增益特性，增益带宽超过85nm。表明周期极化晶体可以在较低的泵浦强度下，获得较高的增益，增益带宽较宽，可以取代啁啾脉冲放大(CPA)激光系统的再生放大部分，还可以用作高重复频率的参量放大介质。
5.理论研究了利用不同泵浦波长的非共线宽带参量放大。分析表明，使用LBO晶体进行放大，当信号光中心波长在800nm附近，泵浦光波长为492.5nm时，可以获得最大的增益带宽为190nm，增益中心波长为805nm的宽带参量放大。而492.5nm波长的激光可以通过倍频掺Yb的Sr5(PO4)3F激光器获得。当非共线角偏离最佳非共线角时，可以通过改变晶体入射角或匹配温度达到相位匹配。
6.理论计算了LBO晶体I类相位匹配下，800nm附近的高增益宽带OPCPA的共线和非共线结构的增益特性。利用LBO晶体I类相位匹配的近共线结构，在能量15mJ、波长390nm脉冲泵浦下，非线性晶体内的泵浦功率密度达到～4.5GW/cm2，获得了高增益饱和(>3.7×106)宽带放大。放大后的信号脉冲能量为～412μJ，带宽达到～71nm(FWHM)。