利用阿秒激光技术开展的泵浦-探测实验帮助人们打开了原子分子内部电子超快动力学研究的大门,而飞秒激光是进入阿秒科学领域的必要工具。当今蓬勃发展的脉冲压缩技术助力飞秒激光的参数不断突破极限,其中的超连续光谱产生技术打破了激光增益介质本身以及放大过程带来的带宽限制,强大的色散管理技术已经能够使得飞秒激光脉冲突破光学周期的限制。空芯光纤以及固体薄片组展宽的方案可以产生毫焦量级超连续光谱,目前均可作为阿秒脉冲产生的稳定前级驱动光源,得到了广泛关注与应用。此外,光学脉冲自压缩技术不在受限于色散管理器件,具有大能量短脉冲产生优势,一直作为超快科学领域潜在的新颖光源被持续关注和研究。本论文主要围绕超连续光谱的产生,超短脉冲的压缩及超短脉冲光源的应用做了主要研究。其中取得的创新结果有以下方面:1.利用空芯光纤光谱展宽技术,研究了毫焦量级少周期脉冲的产生。利用气压梯度技术以及单路压缩方式在充入氖气的空芯光纤压缩装置中实现了 1 mJ,5.7fs的脉冲产生。采用预啁啾入射技术,将脉冲能量提升到1.3 mJ,脉宽为6.5 fs。在充入氦气的空芯光纤压缩装置中实现了能量2.1 mJ,脉宽6.3 fs的脉冲输出。利用相干合成方案,采用分光谱双路压缩的方式,将充入氖气的空芯光纤装置获得的超连续脉宽进一步压缩到3.6 fs,在中心波长712 nm处对应1.5个光学周期,单脉冲能量大于0.7 mJ。同样采用预啁啾入射技术,将能量进一步提升到1mJ,脉宽测量结果为3.8fs。针对相干合成干涉仪中的时间抖动问题,利用光学平衡互相关技术进行延时锁定,在40分钟的长时间测试下,时间抖动的锁定结果为360 as。2.利用上述相干合成装置作为驱动光源,对比了不同气体下的高次谐波效果。利用氩气产生高次谐波时,获得了光子能量到60 eV的连续谱;利用氖气时,获得高次谐波连续谱的光子能量接近90 eV。此外首次在实验上研究了两路少周期脉冲延时调控下驱动产生的固体高次谐波信号,在二氧化硅及氧化镁晶体中,均观察到谐波增强的现象;在氧化镁晶体中,观察到了在延时调控下光谱信号关于零点不对称的现象,且在两路双色少周期脉冲时间重合较好时,随着合成场强的增加,观测到10.3 eV处谐波强度两倍的增强以及截止区光子能量的拓展。3.利用诱导相位调制效应,使用固体薄片结构作为光谱展宽系统进行超连续产生实验。采用的前级光源为钛宝石再生放大器,基频光脉宽为37fs,倍频光脉宽为58fs,通过调节基频光与倍频光在固体薄片组中的时空重合,获得了相比单色光展宽时紫外增强的超连续光谱,超连续光谱的单脉冲能量为0.6 mJ,光谱覆盖范围375-920 nm,光谱支持的傅里叶变换极限脉宽为1.6 fs。此外,使用非线性薛定谔方程对实验结果进行理论模拟,模拟结果与实验结果相符合。4.飞秒激光传播时,等离子体效应能够带来脉冲的自压缩。通过使用正色散的固体材料,分别在凹面介质块材料以及薄片组中实现了毫焦量级以及少周期量级的自压缩脉冲产生。其中在使用材料为BK7玻璃,焦距为f=-300mm凹面镜作为自压缩介质时,实现了从1-5 mJ脉冲的自压缩。脉宽从40 fs压缩到小于20 fs,整体效率大于92%;利用固体薄片组,实现了小于10 fs的环形光束脉冲自压缩;此外利用三维的非线性薛定谔方程,对上述自压缩现象进行理论模拟。