飞秒激光脉冲具有较高的峰值功率与较短的脉冲持续时间,这一特点使得飞秒激光在强场物理以及阿秒科学领域都有广泛应用。为了提高高次谐波的截止能量,实验中需要使用波长范围在红外波段的激光脉冲;而为了得到孤立阿秒脉冲,实验中需要使用具有短脉冲、少周期的激光。因此,得到调谐范围更宽的红外激光脉冲和脉冲宽度在少周期量级的激光是必要的。针对这些需求,本文使用中心波长800 nm,持续时间37 fs,重复频率为1 k Hz的钛蓝宝石激光器,分别进行了光学参量放大以及脉冲压缩的研究。(1)设计并搭建了一种基于二倍频预放大的光学参量放大器。该方案首先使用二倍频泵浦(400 nm)预放大白光连续体中的蓝移绿光成分,再用基频光放大第一阶段得到的近红外闲频光,得到红外波段的激光输出。相较于大多数采用基频光(800 nm)直接泵浦白光连续体的红移成分的方法,本文提出的方案利用了在产生白光连续体过程中蓝移成分大于红移成分的特点,可以在以较小的能量与光强入射的情况下得到足够的蓝移成分,减少激光对晶体的损伤,从而提高整个系统的可靠性。在考虑非线性晶体以及激光参数对参量过程的影响下,本文选择了不同阶段使用的非线性晶体,最终该方案实现了1200～2500 nm范围可调的红外脉冲输出,能量转换效率达25%。(2)基于非线性薛定谔方程进行理论模拟,探究在自相位调制过程中最佳的参数条件,对比了多通腔和固体薄板进行光谱展宽的模拟结果,提出使用固体薄板作为大能量高峰值功率飞秒激光光谱展宽与脉冲压缩的介质。在输入能量为1 m J的情况下,通过调整固体薄板的厚度、数量与位置,再经过啁啾镜色散管理最终获得转换效率70%以上、20 fs以下的输出脉冲。此外,本文对目前的实验结果提出了改进的方案,有望得到具有更大能量、少周期、较低时空耦合的脉冲。