针对超高峰值功率激光系统中脉冲的压缩及聚焦过程进行建模,基于光线追迹法和夫琅禾费衍射方法对平行光栅对压缩器的色散过程和抛物面镜的聚焦过程进行了模拟分析,同时采用Square-Radial多项式对方形口径的波前畸变进行描述,分析了近场存在4种不同波前畸变情况时对远场时空分布的影响,定量给出了不同情况下波前畸变误差的允许范围。

高等光学仿真的源程序，包括第一到第五章， 包含MATLAB文件，为短脉冲的产生和非线性光纤环周围的传播或循环的模拟提供基础。 凭借其独特而广泛的内容，

基于双光子荧光法测量原理，实验研究空气中飞秒激光成丝区域内飞秒脉冲的时域特性。实验结果证明，该测量技术可以同时对成丝区域内飞秒脉冲的宽度、啁啾率以及光束半径进行测量，在空气中飞秒激光成丝的动态过程的研究中具有应用价值。

运用全光学方法研究了具有较弱磁晶各向异性的FePt薄膜中的超快磁化进动行为。利用飞秒激光脉冲诱导产生磁化进动，基于时间分辨磁光克尔光谱方法测量其动力学过程，并通过拟合分析获得了进动频率与Gilbert阻尼因子的外场及激发能量依赖关系。基于微磁学理论和实验条件推导的磁化进动频率表达式能够很好地解释进动频率的非线性外场依赖关系，而频率随激发能量缓慢增大源于更高的平衡温度。分析表明本征磁阻尼因子比文献报道的L10-FePt薄膜的磁阻尼小得多，而有效磁阻尼随外场增大迅速减小源于磁不均匀性。实验还发现提高激发脉冲能量可以减缓一致性磁化进动的能量耗散。

利用带间激发的超快瞬态吸收光谱，研究了导电(n型)氮(N)掺杂和半绝缘(SI)钒(V)掺杂6H-SiC晶片的超快载流子复合动力学过程。N杂质和/或固有缺陷的间接复合主导了n型6H-SiC的载流子弛豫，其寿命超过了10 ns。与n型6H-SiC相比，V掺杂对SI-6H-SiC的瞬态吸收具有显著的调制作用，这源于由V深能级的载流子俘获引起的一个额外的载流复合过程。载流子俘获(寿命约为160 ps)比间接复合快2个数量级以上。通过简化能级模型并进行全局分析，研究了6H-SiC的载流子复合机制，准确地获得了6H-SiC的载流子寿命。

系统研究了利用充惰性气体的250 μm内径的空心光纤(HCF)展宽光谱和啁啾镜补偿色散的高能量周期量级脉冲压缩技术。基于此技术,研究了入射激光脉冲能量和腔内惰性气体气压对于压缩后脉冲宽度和输出能量的影响。将钛宝石激光器输出的脉冲宽度40 fs,单脉冲能量2.7 mJ,重复频率1 kHz,中心波长在800 nm的激光脉冲输入压缩系统,获得了脉冲宽度7 fs,单脉冲能量大于1 mJ,中心波长为750 nm的稳定周期量级激光脉冲。

超快激光需要特殊的光学设计理念，保证光脉冲宽度不受损失。