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啁啾脉冲放大(Chirped Pulse Amplification，CPA)技术的发明和广泛应用，使得超短激光脉冲通过放大并聚焦后，峰值功率密度可以达到1021W/cm2乃至更高量级水平。如此高的峰值功率密度，为众多学科领域的前沿研究提供了前所未有的实验手段和极端实验条件。但伴随着峰值功率密度的提高，预脉冲和自发辐射放大（amplified spontaneous emission，ASE）本底的强度也相应提高。预脉冲和自发辐射本底达到一定强度时就会与目标靶产生破坏性的相互作用，改变主脉冲与目标靶相互作用的过程，甚至阻止主脉冲与目标靶作用。另一方面，随着激光与物质相互作用物理等研究的发展，尤其是一些特殊形态的相互作用靶的提出，例如用于质子产生和加速的破坏阈值很低的纳米薄膜靶等，也对超短超强激光脉冲的预脉冲和自发辐射本底抑制提出了新的更高的要求。因此，在提高主脉冲峰值功率的同时，抑制预脉冲和自发辐射本底的强度，提高超短超强激光脉冲的时域对比度（定义为主脉冲强度与预脉冲或ASE本底强度的比值）已经成为当前超短超强激光研究与应用的重点之一。
本论文针对超短超强激光脉冲时域对比度提高的关键科学技术问题展开研究，主要基于交叉偏振波(Cross Polarized Wave，XPW)产生、红外光学参量放大(OPA)和倍频(SHG)等技术，发展高对比度的超短激光脉冲源技术，并应用于已有的钛宝石CPA超短超强放大系统中。通过研究注入种子源对比度与放大后脉冲对比度之间的关系，发现利用大能量高对比度种子源作为前端，可以有效地提升CPA放大后的超强超短激光脉冲的对比度。主要研究内容包括:
1.对800nm波段的XPW技术进行了深入的研究，发展基于双BaF2晶体XPW产生的高对比度超短激光脉冲源。设计并搭建了一套基于双BaF2晶体的脉冲净化装置，对800nm波段商品化钛宝石飞秒激光器输出脉冲进行净化，提高脉冲时域对比度。测量得到1011对比度的大能量超短激光脉冲，比初始脉冲对比度有三个量级的提高，整套装置输出效率22％。
2.发展了1053nm波段基于OPA级联SHG技术的高对比度超短激光脉冲源。基于商品化的800nm钛宝石飞秒激光器，参与发展并搭建了多级OPA放大器，调谐获得了2106nm波段稳定输出的超短强激光脉冲，进一步采用BBO晶体把2106nm光倍频到1053nm，实现脉冲对比度的提高，验证了1011对比度的超短强激光脉冲。
3.开展了800nm波段高对比度超短激光脉冲源在超短超强激光系统中的应用研究。将上述800nm波段基于XPW的高对比度脉冲做为种子，引入已有的太瓦级超短超强钛宝石CPA激光放大系统。研究不同能量种子光输入，以及不同对比度种子光输入对最终输出超短超强激光脉冲对比度的影响。实验验证了，以较大能量高对比度超短强激光脉冲作为种子，能有效地提高超短超强CPA激光系统最终输出激光脉冲对比度。