提出了一种新结构全光纤激光器。采用振荡-放大一体化结构，有效抑制了反射激光对光纤激光器稳定性的影响，实现了高效率、高功率和高光束质量的输出。实验搭建了光纤激光器系统，实现了大于2 kW的输出，抽运光和输出光之间的转换效率为81.6%，光束质量M2因子优于1.4。采用高反射金属材料验证了该激光器的抗反射性能，激光器在满功率输出下，能够长时间稳定工作。

高功率光纤激光系统在工业、**等领域有着重要的应用。如何提高单纤激光系统的输出功率一直是研究的热点。目前，受激光二极管（LD）抽运光源亮度和光纤材料水平的限制，尚未见利用单端注入976 nm直接抽运的单纤系统或者国产光纤系统实现10 kW级功率输出的报道。

在两种不同条件下分别讨论了平行光栅对压缩器输出激光脉冲的时间稳定性，采用数值计算的方法定量分析了光束指向性、折返镜姿态变化、光栅对平移误差等因素对压缩器输出脉冲脉宽的影响以及在不同光栅刻线密度下输出脉冲对这些因素的敏感程度，并给出了不同条件下不同影响因素的误差容许范围。

光参量啁啾脉冲放大器（OPCPA）是现阶段最常用的超短超强脉冲放大器之一。参量荧光是OPCPA的本征量子噪声，其形成的脉冲底座会大大降低输出信号脉冲的信噪比。采用数值模拟的方法，研究了不同脉宽比和抽运波形条件下参量荧光的演化规律及其对信噪比的影响。计算结果表明，在增益一定的情况下，随着脉宽比的增大，信噪比与效率-带宽积都呈先增大后减小的趋势。存在一个最佳脉宽比，使得两者同时达到最大。脉宽比小于此最佳值时，随着超高斯抽运光波形阶数的增大，信噪比减小而效率-带宽积增大；脉宽比大于此最佳值时，随着超高斯抽运光波形阶数的增大，信噪比增大而效率-带宽积减小。

参量荧光是基于光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）技术的光参量放大器的本征量子噪声。它不具备与主激光相同的时域啁啾特性，在压缩器中形成不可压缩的脉冲底座，降低了激光脉冲的信噪比。在小信号增益情况下，基于解析公式给出了不同抽运波形、不同增益、不同系统带宽和啁啾率情况下参量荧光脉宽的演化规律。结果表明：单级放大器输出荧光脉宽正比于抽运光脉宽；荧光脉宽随着增益的增大而变小；增益一定的情况下，荧光脉宽随着超高斯波形阶数的增大而变大。对OPCPA系统而言，展宽-压缩系统对荧光存在色散展宽的作用，其最终输出荧光脉宽与系统带宽、啁啾率紧密相关。基于拍瓦OPCPA(PW-OPCPA)实验平台进行了相关的验证实验，实验结果与理论具有良好的一致性。

建立了宽带光参量放大数值模拟平台，并基于此对宽带光参量放大系统的能量转换效率提升进行优化设计，根据模拟计算结果可以对实验中能够达到的最优化能量转换效率进行预判。建立了验证实验平台并进行了实验，研究并攻克了实验中遇到的参量荧光抑制、信号光，泵浦光空间精确匹配、脉宽精确匹配、时间波形整形等关键技术难点。在抑制参量荧光的同时实现了宽带光参量放大过程能量转换效率的提升，在单级宽带光参量放大过程中获得了30%的能量转换效率。

光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）技术是有望实现大型超高功率超短脉冲激光装置的关键技术。但是，参量荧光仍然是影响超短脉冲信噪比的重要因素。回顾了近半个世纪以来关于OPCPA系统中参量荧光的理论和实验研究，就其产生的机理进行了讨论，总结出影响其空间模式和光谱分布特性的参量。在此基础上，分别从注入信号光能量、饱和与过饱和放大等方面总结了参量荧光的抑制方式。通过上述方法能够有效提高OPCPA系统的信噪比，从而为高质量物理实验提供条件。