超短脉冲因其极短的脉冲宽度和极高的峰值功率,自诞生起就受到研究学者的高度关注。上世纪70年代,研究人员提出了泵浦探测技术,通过精密位移平台调节探测光与泵浦光之间的相对延迟,实现飞秒量级的时间分辨。80年代,飞秒化学的出现,打开了化学反应研究的新篇章。随后,超短脉冲广泛应用于凝聚态物理、化学、生物、纳米材料等领域。21世纪以来,自由电子激光器技术的发展,推动了原子分子的更深层次的探索,而超快光纤技术的成熟,推动了超快光学从实验室走向市场。虽然超短脉冲具有广阔的前景,但是表征技术一定程度上制约了其进一步发展。相位对于光脉冲而言具有非常重要作用,会影响脉冲的峰值功率、脉宽等重要参数。脉冲的结构细节也会对一些实验结果产生影响,尤其是啁啾脉冲,在研究分子振动的实验中具有重要作用。传统测量脉冲宽度的主要方法有:直接测量、自相关法等。直接测量方法受制于光电探测器的响应时间,无法直接测量皮秒或飞秒脉冲。自相关法将时间分辨转换成空间分辨,一定程度上可以得到脉冲的宽度信息,但是无法得到脉冲的细节信息,更无法获得相位信息,而且难以区分噪音,甚至会导致错误的结果。频率分辨光学开关法(Frequency-resolved optical gating,FROG)在自相关法的基础之上改进而来,将一维时域信息转换为二维的时频信息,利用傅里叶变换迭代算法重建脉冲,理论上重建脉冲是唯一的并可以获取脉冲相位信息。本文的主要工作主要分为三部分内容:一分析非共线相位匹配。搭建SHG-FROG系统关键的一步在于产生非共线和频光,然而对于非共线相位匹配尚没有系统直观的分析,本文以单轴晶体BBO为例,分析了主截面、任意截面及晶体旋转时非共线入射时的相位匹配问题二 搭建SHG-FROG系统及编写控制程序。介绍了搭建的FROG测量系统的构成及操作方法,详细讨论了光路准直和调和频光,并对理论依据进行了分析。然后介绍了编写的控制程序,说明了程序结构和具备的功能,详细介绍了串口通讯、光谱仪控制和位移台控制等具体问题。最后总结现有不足和改进方式。三 算法分析和脉冲重建。首先介绍了重建算法的基本原理,包括广义投影算法和主成分广义投影算法。然后以广义投影算法讨论了迹图含有噪音时的收敛效果,包括固有噪音、背景噪音和局部噪音。最后用已经搭建的FROG系统测量Yb:YAG掺杂的非线性偏振旋转锁模光纤激光器出射脉冲,用广义投影算法对得到的脉冲进行重建。同时也测量了激光器其他相关参数。