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自20世纪90年代以来，超短脉冲技术的发展迅速，超短脉冲技术的超快特性使得其应用于化学、生物学、医学、物理学、等离子体物理等多个领域，从而进一步促进了超短脉冲测量技术的发展。越来越多的研究与实践表明，研制超短脉冲的测量系统刻不容缓。目前常用的超短脉冲测量方法主要有自相关法、频率分辨光学开关法和光谱相位相干直接电场重建法。比较而言，频率分辨光学开关法能够实现待测脉冲幅值和相位的测量，且装置简单，是一种有效的测量方法。但频率分辨光学开关法需要光学校准，操作麻烦。因此，我们设计一种操作简便且能准确测量脉冲幅值和相位的新方案，即利用单模光纤的偏振模色散和非线性效应分别实现延迟和非线性的基于单模光纤的FROG超短脉冲测量方案。本文的主要内容为：（1）详细分析实现基于单模光纤的FROG超短脉冲测量技术所需的理论前提。该测量方案主要基于单模光纤的偏振模色散和非线性特性以及频率分辨光学开关法（FROG）测量方法。故首先分析单模光纤内偏振模色散特性及其产生原因、非线性等特性和超短脉冲在单模光纤内的传输方程，接着介绍FROG测量方法的原理以及算法等。为构建基于单模光纤的FROG超短脉冲测量方案提供可靠的理论基础；（2）在单模光纤和FROG测量方法的理论前提上，搭建基于单模光纤的FROG超短脉冲测量系统，对测量方案的机理进行分析，并分析讨论参数变化对系统的影响，进一步证明测量方案在理论上是可行的；（3）主要对基于单模光纤的FROG超短脉冲测量方案进行仿真。根据FROG算法的原理，编写仿真流程图，并利用Matlab语言编写仿真程序，从而对该测量方案进行实验上的验证，通过参数的变化对实验结果做进一步验证。仿真结果表明：基于单模光纤的FROG超短脉冲测量方案在实验上是可行的。