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本论文就近年来超短激光科学领域最前沿的飞秒激光脉冲压缩、载波包络相位控制、超短激光脉冲的非线性频率变换等课题进行了深入的实验和理论研究。主要内容和取得的创新成果主要有以下几个方面：
1.采用强激光与惰性气体相互作用的自相位调制效应，对1kHz重复频率飞秒钛宝石放大激光输出的25 fs、800μJ激光脉冲进行了光谱展宽研究，得到了光谱覆盖460-950 nm范围的超连续光谱，单脉冲能量为460μJ。进一步利用宽带啁啾镜补偿色散进行脉冲压缩后，得到了脉冲宽度仅4.6 fs的周期量级放大激光脉冲，据笔者所知这是迄今为止国内所获得的最短激光脉冲，也是国际上可见光波段所能获得的最短结果之一。
2.理论上分析了光谱干涉测量放大激光脉冲载波包络相位的物理原理；建立了一套测量放大激光脉冲载波包络相位的光谱干涉实验光路，获取了清晰的光谱干涉条纹。进一步通过快速傅立叶变换得到了相位变化的信息，利用LabVIEW控制软件和PCI控制电路实现了对放大激光脉冲CEP的精密反馈控制。放大激光脉冲的稳态相位误差小于53 mrad(RMS)，锁定时间大于三个小时。
3.采用自建的飞秒钛宝石激光振荡器同步泵浦MgO:PPLN光参量振荡器，在国内首次实现了飞秒激光脉冲的参量振荡。所得输出信号光的最高功率为130 mW，典型的脉冲宽度为167 fs，可调谐范围为1.1-1.3μm。
4.通过级联倍频的方法实现了皮秒钛宝石激光放大器输出激光脉冲的四倍频，所得波长覆盖了195-210 nm的真空紫外及深紫外波段，单脉冲能量达10 mJ量级。
5.开展了倍频皮秒钛宝石放大激光脉冲泵浦的光参量放大实验研究，采用光参量产生及放大(OPG-OPA)的组合系统方案，利用BBO作为参量转换晶体，实现了可调谐波长在460-750 nm的可见光范围的信号光输出，单脉冲能量达到30 mJ。