九十年代以来由于啁啾脉冲放大(CPA)技术的诞生使得脉冲激光技术朝超短超强方向取得了跨越式发展,这给强场物理的发展带来了许多前所未有的新机遇,但目前CPA技术已达到其应用的极限,光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术将是完全替代CPA技术而产生脉宽更短、峰值功率更高脉冲激光的最新技术。九十年代中期介电体超晶格的电场极化法成熟后,利用介电体超晶格(PPKTP、PPLN等)进行参量放大引起了人们很大的兴趣。因为介电体超晶格的非线性系数大、作用距离长、使用灵活等特点,特别是超晶格结构的可设计性,赋予了介电体超晶格在光参量放大技术中广阔的应用前景。本文主要针对光参量放大对带宽和稳定性的要求,利用介电体超晶格可设计性的特点,对介电体超晶格参量放大的规律进行深入研究,提高光参量放大的带宽和稳定性。首先介绍了介电体超晶格的概念和发展历史,对准位相匹配的原理和优点进行了概括。准位相匹配的优点非常适合于参量放大,人们进行了一系列的实验研究准位相匹配参量放大技术,同时设计了多种晶体结构来拓展非线性频率变换的带宽。对三波耦合非线性方程组进行简化,建立准位相匹配的参量放大模型,对小信号增益进行了计算和分析。从耦合波和倒格矢两个角度对介电体超晶格准位相匹配的原理进行阐述,对双折射位相匹配和准位相匹配技术进行对比,最后展望了准位相匹配的发展方向。概括了介电体超晶格制作工艺发展的历史进程,重点阐述最为成熟和广泛的制作方法——电场极化法的步骤,根据畴反转和极化原理对误差产生的原因和种类进行分析,把误差分为周期误差和占空比误差,根据制得样品的显微镜照片对两种误差的大小进行分析,计算了两种误差对参量放大效率和带宽的影响,指出效率的降低主要由占空比误差引起,并且误差不会增加参量放大的带宽。通过PPKTP超晶格周期和信号光波长的关系,提出啁啾超晶格能够增加参量放大带宽和稳定性的原理。提出超晶格啁啾因子的定义,通过倒格矢理论估算了与啁啾因子对应的OPA泵浦、信号、温度带宽和接收角范围。建立准位相匹配耦合波模型和算法,用数值算法对啁啾PPKTP超晶格的增益和带宽进行深入研究,给出啁啾超晶格的设计原则。计算了多个不稳定因素存在下啁啾晶格的稳定工作区,得出啁啾晶格能够显著提高参量放大稳定性的结论。针对啁啾晶格难于制作的缺点,设计了温度梯度和扇形超晶格以实现晶格的啁啾。推导出温度梯度、扇形晶格和啁啾因子的转化关系,从而把温度梯度和扇形超晶格参量放大问题转化为已经研究过的啁啾晶格参量放大问题。提出扇形晶格能够平坦增益谱的原理和方法。设计均匀晶格和啁啾晶格级联的结构,使OPA泵浦光功率波动对输出稳定性的影响显著降低。最后利用分步傅立叶方法对二维超晶格光参量放大进行了模拟和研究。介电体超晶格材料对温度控制要求较高,温控设施的设计和制作成为关键。与南京大学介电体超晶格实验室合作,设计并制作了均匀周期的PPLN和PPLT超晶格。搭建了用于准位相匹配倍频的光路,测量和计算了光束参数。利用制作的样品进行了倍频实验,测量了倍频效率、温度带宽和角度带宽,并与计算结果进行了对比。实验结果表明,介电体超晶格的温度带宽较窄,但是接受角很大,在精确控制晶体温度的前提下,能够实现稳定高效的倍频输出。近简并参量放大和倍频是相反过程,具有一定的可比性,而且参量放大的温度带宽和角度带宽等都要大于倍频,因此介电体超晶格的倍频实验研究为以后的参量放大实验提供了参考。