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高重复率超短超强激光脉冲在超快时间光谱分辨、超快过程探测、非线性光学和强场物理方面有重要应用,近年来这些领域的发展需要脉宽小于5fs甚至能够达到单周期的高峰值功率极短脉冲,超宽带光参量放大是获得这种脉冲的重要途径。本文围绕高重复率超宽带光参量放大进行了研究,其主要工作如下:1.对光参量放大的基本理论进行了论述,分析了光参量放大过程中的相位匹配条件、空间走离和时间走离,总结了实现高重复率光参量放大的基本方案,理论计算了相关参数,为超宽带光参量放大研究提供了理论依据。2.研究了抽运光为宽带情况下一种新颖的超宽带光参量放大方法—基于预啁啾控制的超宽带光参量放大。超连续谱信号光的光谱分量和宽带抽运光的相应光谱分量分别满足相位匹配条件,依赖于抽运光带宽,可在极宽光谱范围内实现相位匹配,通过预啁啾控制使满足相位匹配条件的对应光谱分量在参量放大过程中同步,实现超宽带光参量放大。利用零色散波长在简并态波长处的光子晶体光纤产生的超连续谱具有二次啁啾,对通过倍频得到的宽带抽运光进行适当展宽,提供了预啁啾控制需要的信号光和抽运光。对这种基于预啁啾控制的超宽带光参量放大的实现方法和相关参数进行了系统的理论分析和理论计算。3.为实现预啁啾控制的超宽带光参量放大,对信号光和抽运光的产生及其啁啾控制进行了研究。理论分析了光子晶体光纤中超连续谱的产生机理,并对超连续谱在光子晶体光纤中传输时的色散进行了研究,得到了不同长度光纤输出的超连续谱光谱在时域的分布,并在实验中获得了光谱在470～1010nm的超连续谱,为宽带光参量放大种子源的预啁啾控制提供了重要基础。同时在超短脉冲二倍频的基本理论基础上,实验采用钛宝石飞秒放大脉冲,用2mm的BBO晶体获得了带宽7nm(FWHM),倍频转换效率20%的倍频光输出。理论计算了用棱镜对对宽带倍频光进行啁啾控制的相关参数。这些为光参量放大中实现啁啾控制提供了具体依据。4.利用千赫兹高功率钛宝石飞秒激光系统对光参量放大进行了实验研究。首先实现了共线情况下的可调谐光参量放大,得到了放大信号光调谐范围在500～800 nm、闲频光范围在800～2000 nm的可调谐脉冲。其次对基于预啁啾控制的超宽带光参量放大进行了实验研究,用零色散位于800nm处的光子晶体光纤产生的超连续谱作为种子光,根据光子晶体光纤中白光的色散特性,将倍频产生的宽带抽运光用棱镜对适当展宽,通过预啁啾控制使满足相位匹配的抽运光和信号光对应光谱分量同步,实现了超宽带光参量放大,得到了最大增益带宽200nm的放大输出,抽运光到信号光的能量转换效率达到8%,输出单脉冲能量3μJ。