超短脉冲由于具有有效弛豫时间短、能量高的特征和超分辨能力，因此在物理、生物和化学等领域的超快过程中具有广泛的应用。由于传输媒介对光的吸收、色散和极化等过程的影响，超短脉冲经过不同传输介质时会呈现出不同的传输规律。光纤是光通信、医学内窥、信息传感、显微成像等技术中常用的光传输媒介，而激光脉冲则作为载频信号在信息的传递中起着极其重要的作用。光纤的色散和损耗是光纤制约光信号无失真传输的两个重要的参数，因此尽可能地降低光纤的色散和损耗是信号无失真传输的重要保障。因此超短脉冲激光在光纤中传输时受到光纤损耗和色散的影响，脉冲的波形和能量必将发生相应的变化。此外，超短脉冲含有丰富的频谱成分，即使在无色散无损耗的介质中传输时，也不可避免地受到衍射单元的限制，其衍射规律也将不同于连续光入射的情况。光栅作为最重要的光学衍射元件之一，在脉冲的整形中获得广泛应用。光栅由于空间的周期性分布使得它在菲涅尔衍射区呈现衍射自成像现象，这就是光栅的泰伯效应。这一效应至今也在信息存储和编码、光波调制和高功率激光器脉冲压缩等许多领域获得应用。通常在单色连续光照明下，光栅的衍射可采用菲涅尔衍射公式进行积分运算，很容易获得衍射的光场分布。然而当多色的脉冲光照明下光栅的衍射需采用部分相干光理论进行分析。本文针对超短脉冲技术的研究现状，提出对超短激光脉冲在光纤中的传输规律和经光栅衍射的理论与实验研究。本文的内容主要分为以下五个部分。第一章分析了超短脉冲的产生、光纤的结构特征和光栅的衍射自成像现象规律。本章对超短脉冲进行了界定，介绍了脉冲技术的发展和获取超短脉冲的方法。对光纤的结构、光纤的分类以及传输特性进行了详细的说明，同时对光栅的结构特征和光栅的泰伯效应进行了理论分析。第二章对可见和近红外波段内的光纤损耗进行了实验研究。采用卤钨灯发出的连续谱做为多色照明光源，利用光纤截断法对多色光在光纤传输过程的损耗进行实验测量。由此得到光纤在可见光和近红外波段内光纤损耗系数随波长的变化关系。实验中对测得的光纤相对吸收峰值与已有文献结果进行比较，验证了本文实验方法的可靠性。同时对引起光纤的各吸收峰值的原因给出了相应的解释。这为超短脉冲激光在光纤中的传输研究奠定基础。第三章研究了超短脉冲在色散光纤中的传输，采用傅里叶变换法将时域信号变换为频域信号，分析了超短脉冲在色散光纤中传输，再利用反傅里叶变换获得衍射脉冲时域分布。通过将传输常数做泰勒展开分别讨论了不同阶次的色散对超短脉冲的脉宽和时域轮廓的影响，结果表明光纤的二阶色散有效地展宽了脉冲，光纤的三阶色散却引起了脉冲的时域轮廓畸变。第四章实验研究了连续光照明下的菲涅尔衍射深区内的光栅衍射规律。实验上提出了采用显微放大技术对高密度光栅在菲涅尔衍射深区内的光强分布进行测量的方法，并将实验测量的结果与理论结果进行了比较，实验结果与理论结果几乎相一致。结果表明在精确的泰伯距离处不能获得光栅的精确泰伯像，只能在泰伯距离附近得到光栅的类泰伯像。第五章研究了超短脉冲照明下光栅的泰伯效应。采用部分相干光理论分析了超短脉冲照明下光栅的衍射，获得了瞬时与平均衍射光强分布的理论公式。通过数值计算研究了不同弛豫时间、不同啁啾系数的超短脉冲照明下光栅衍射，计算结果表明当入射脉冲的有效弛豫时间足够长时，光栅衍射的泰伯效应会出现在光栅的泰伯距离处，同时啁啾系数越小，啁啾脉冲对光栅的泰伯效应的影响越小。此外，对于高斯、超高斯和双曲正割三种不同形状脉冲照明下光栅的衍射进行对比，不难看出超高斯脉冲照明情况下的衍射自成像更为理想。