设计并搭建了一台具有高重复频率(1 MHz)和低泵浦阈值的飞秒光参量放大器(OPA)。该OPA使用掺镱飞秒光纤激光器进行泵浦，超连续白光作为种子在β-偏硼酸钡(BBO)晶体内被515 nm倍频光放大，实现了650～950 nm范围内的可调谐输出。该OPA的最高转换效率超过20%，功率稳定性可以达到0.22%，压缩后的最短脉宽小于34 fs，当1030 nm波段的脉冲能量为300 nJ时即可实现稳定输出。相比于飞秒光参量振荡器，该系统更加简单稳定；相比常规飞秒光参量放大器，该OPA具有更低的阈值，更适合高重复频率低能量的应用场景，例如多光子成像、显微瞬态吸收光谱等。

飞秒光参量放大技术是一种获得宽带飞秒脉冲的有效手段。首先介绍了飞秒光参量放大技术的基本原理，并通过数值模拟显示了群速度失配及位相失配对信号转换过程的影响。数值计算结果表明：群速度失配及位相失配会导致转换效率下降，群速度失配还会导致脉冲发生畸变。其次，综述了该技术在超短脉冲特别是周期量级脉冲产生方面的研究进展，并介绍了Baltuska等设计的可以产生3．9fs脉冲的非共线光参量放大装置。其中，详细讨论了超连续白光注入源、泵浦光角色散以及晶体选择三方面内容。最后介绍了该技术在高能飞秒脉冲产生方面取得的最新研究进展。

超快激光的应用, 需要有高功率、窄脉宽和宽调谐的激光光源。飞秒光参量放大是产生可调谐、短至几个飞秒光脉冲的一种重要方法。为获得极窄的飞秒光脉冲, 飞秒光参量放大器就应该有尽可能大的本征带宽。理论研究了BBO晶体在Ⅰ类非共线相位匹配条件下的宽带参量放大特性。将多色相位匹配技术应用于飞秒光参量放大, 推导出信号光带角色散时的宽带运转条件。分别介绍了从可见光到近红外光选取合适的参数实现宽带运转的方法。基于400 nm蓝光抽运的BBO晶体光参量放大器(OPA), 系统地分析了非共线角和信号光角色散值对相位失配和参量带宽的影响。研究结果表明选取适当非共线角和在近红外光中引入适当的角色散可极大提高参量带宽。

为了消除群速失配对飞秒光参量放大(OPA)的不利影响,描述了在Ⅱ类共线相位匹配的飞秒BBO光参量放大中,同时倾斜抽运光和信号光的脉冲波面完全补偿三波群速失配的方法。理论计算了三波群速匹配时,相位匹配角、抽运光和信号光的脉冲波面倾斜角随信号光波长的变化。并分析了三波群速匹配对抽运光光斑尺寸的要求和对参量带宽的影响。结果表明,利用该方法不仅能够完全补偿飞秒BBO光参量放大在连续调谐时三波的群速失配,而且能够实现最大的参量带宽。此外,选取合适的抽运光光斑尺寸对提高参量增益至关重要。