随着啁啾脉冲放大(CPA)技术的不断发展，激光功率得到了很大的提高，这样强激光在气体中传播时形成了等离子体通道并产生了明显的非线性效应，如自聚焦，自相位调制，四波混频，受激拉曼辐射等。由于等离子体通道在诱导闪电、大气污染监测等领域潜在的应用前景，引起了各国科研人员很大的兴趣。 本文主要对气体介质中等离子体通道的三次谐波进行了研究。激光在气体中传输形成等离子体通道为高效率三次谐波的产生提供了很好的条件，因为谐波的转化效率不仅和激光的强度有关，还和相互作用长度有关，长等离子体通道形成就十分有效地提高了其相互作用长度。气体中三次谐波产生的实验研究，对于理解其他高次谐波的产生具有很大的指导意义。本论文的研究工作主要包括以下几方面： 1．从理论上分析了超快强激光在气体中形成等离子体通道的机制，其中包含的非线性效应及伴随的光物理效应。理论研究表明在等离子体通道中能够满足三次谐波相位匹配的条件，并且对于一定的激光条件存在一个最佳焦距，使三次谐波的转换效率达到最大值。 2．利用改造后的TSA-25系统探究了在本实验条件下大气中产生最强三次谐波的聚焦条件为0.5m，并在前向观测到谱线半峰全宽(FWHM)为15nm的三次谐波。随着脉冲啁啾的变化，三次谐波的光谱出现红移或兰移，当激光脉冲附带+1.3×10<5>fs<2>的二阶色散时，三次谐波谱线红移且谱峰强度增长了两倍。实验表明，处于脉冲前沿的光易获得比较大的三次谐波转换效率，脉冲附带适量的正色散时有利于增强三次谐波谱峰的强度，产生尖锐的三次谐波光谱峰。同时，通过改变可编程声光色散滤波器(AOPDF)光谱调制的位置(hole position)，三次谐波的光谱也发生频移，说明AOPDF可在一定范围内控制三次谐波光谱谱峰的位置。 3．研究了超快强激光在不同压强的Ar气中聚焦产生的光谱，讨论了三次谐波与超连续谱之间的关系，实验表明有效的三次谐波辐射的产生有利于扩展超连续谱在紫外波段的光谱。