超短脉冲具有超高的峰值功率和极窄的脉冲宽度,因此成为人们探究光与物质相互作用,追踪微观世界超快变化的强有力工具。超短脉冲传输特性研究作为超短脉冲应用的基础也就变得尤为重要,但由于超短脉冲具有时空耦合效应,对其传输特性的研究成为一个复杂问题。本文以超短脉冲的特征参数,角色散、空间啁啾、波前倾斜、时间啁啾、相位为研究对象,基于光学设计软件ZEMAX的光线追迹模块,研究超短脉冲特征参数经过光学系统的变化。主要研究内容如下:首先,结合光学设计软件ZEMAX的光线追迹模块,根据超短脉冲特征参数的定义,发展出一套数值计算超短脉冲特征参数的宏程序,可以计算任意形状脉冲通过光学系统后的脉冲特征参数;其次,将宏程序应用于棱镜、光栅系统,研究了脉冲特征参数随棱镜参数、光栅参数和入射条件的变化特征,计算结果表明超短脉冲的特征参数随着棱镜材料色散的增大而增大,随着入射角的增大而减小,同时超短脉冲的特征参数随着光栅常数的增大而减小,随着入射角的增大而减小,但其中波前倾斜角是个例外,变化趋势与其他参数的变化趋势相反。再次,利用宏程序优化设计了四棱镜超短脉冲压缩系统,研究系统的群速度色散随系统参数、玻璃材料的变化,表明低色散的玻璃材料有利于控制系统的群速度色散,能有效降低超短脉冲的畸变。最后,根据系统对波前倾斜和时空啁啾的限制,利用宏程序建立评价函数,设计了宽带脉冲倍频系统,所得系统保证了出射倍频脉冲无时空啁啾。