脉冲数字全息术将全息成像与飞秒激光相结合,通过记录物场的强度和相位信息来探测超快瞬态过程。在记录超快现象时,需要将单个脉冲分割成具有飞秒至皮秒量级时间的角度相同的物光子脉冲序列和具有同样时间延迟的角度不同的参考光子脉冲序列,两脉冲序列在CCD感光面上叠加产生干涉,得到一系列全息图并同时记录在一幅CCD图像中。其中,物光子脉冲序列通过物光分束系统得到,该系统需将一个激光脉冲分成在同一传播方向上相邻脉冲时间间隔相等、能量相等、无啁啾或者低啁啾的子脉冲序列。同理,参考光分束系统的作用是使得到的子脉冲序列脉冲间隔与物光子脉冲序列相等,子脉冲能量相等且与物光子脉冲能量相等,并且子脉冲序列传播方向不同,与物光子脉冲传播方向有一定的夹角。分束子脉冲的脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲能量及子脉冲的数量与超快探测的精度相关,因此,超短脉冲分束技术在脉冲数字全息系统中具有关键作用。超短脉冲分束技术的另一个应用方向是飞秒激光微加工。传统的微加工技术主要采用单点扫描的方式,由于采用该方式加工一个微结构耗时较长,成为飞秒激光微加工技术进一步发展的主要障碍。因此,并行加工方式的提出对提高加工效率具有非常重要的研究意义。实现并行加工首先需要解决的是超短脉冲的空间分束问题。将双折射晶体用于实现超短脉冲空间分束,较其它方法精度更高。本文主要研究超短脉冲分束技术及其应用,课题来源于国家自然科学基金科学仪器基础研究项目(61227010)。本文的主要研究内容如下所述。首先介绍了超短脉冲数字全息术与飞秒激光并行加工技术,及其国内外研究现状,并对光在晶体中的双折射现象进行了探讨。其次,针对超短脉冲分束技术在脉冲数字全息应用中的重要作用,提出了基于双折射原理的共线传输的超短脉冲分束方法;并在研究双折射原理及常见双折射晶体的特性的基础上,设计了脉冲数字全息光路中的物光分束系统。最后,提出基于双折射原理的空间分布的并行传输的超短脉冲分束方法,分析了该方法在飞秒激光并行加工和脉冲数字全息系统中的应用。