由于群速度的偏振依赖性,飞秒激光脉冲入射到双波长波片时出射光脉冲会分离为两个具有一定时间延迟的飞秒激光脉冲。从实验和理论模拟两方面研究了双波长波片导致的脉冲分离现象对飞秒激光双色场成丝辐射太赫兹(THz)波效率的影响。实验结果表明,脉冲分离导致的时间延迟会降低双色场辐射THz波的效率,可通过零级双波长波片缩短分离脉冲之间的时间延迟,有效提高THz波的产生效率。

基于修正的Kogelnik 耦合波方程，研究了飞秒脉冲通过正弦型体光栅衍射后的动态衍射特性—能量振荡和脉冲分裂现象随光栅参数和读出脉冲参数的变化。结果发现，体光栅的折射率调制度和读出脉冲的中心波长对能量振荡的周期有影响，而体光栅的周期对能量振荡周期没有影响，但会影响脉冲波包中心连线与时间轴的夹角。通过双光束干涉、群速度和群时延对出现的现象进行了解释。在衍射后期，衍射脉冲分裂为双脉冲，双脉冲间隔与体光栅的厚度和折射率调制度有关，但与体光栅周期无关，通过光场传播的局域化特性对其进行了解释。

利用预估校正-时域有限差分法求得不含慢变包络近似和旋转波近似的全波Maxwell-Bloch方程的数值解,在Λ型三能级原子介质中研究了啁啾系数C对传播中的飞秒Gauss型脉冲分裂情况及光谱性质的影响.结果表明:面积小于等于3π的啁啾脉冲在介质中不出现分裂, 但脉冲啁啾会引起脉冲频谱的震荡；对于4π面积啁啾脉冲, 啁啾系数C较小时脉冲在介质中发生分裂, C较大的脉冲不再产生分裂, 即分裂的子脉冲数量减少;随着C增大, 脉冲中心频率附近频谱震荡愈加剧烈, 高频成分的范围及强度明显减小；对于大面积8π脉冲, 脉冲分裂情况与4π情况相似, 但随C增大, 脉冲高频成分的范围和强度没有明显变化, 而高频成分中的峰值分布却显著不同.

为对飞秒级超快过程进行可调曝光间隔的实时探测，需要获得共线传输的飞秒级脉冲间隔可调的子脉冲串。提出一种基于双折射原理的脉冲间隔连续可调的楔形晶体分束方法，该方法具有子脉冲能量均等、相似度高、分束结构简单紧凑且容易嵌入到光学系统中的优点。数学上推导了子脉冲脉冲间隔与晶体尺寸、结构角及移动距离的精确表达式。在晶体尺寸和结构角确定之后，子脉冲脉冲间隔随晶体移动距离呈线性变化关系。理论分析了误差项和色散等因素对分束结果造成的影响。模拟计算和干涉实验结果验证了基于双折射原理的脉冲间隔连续可调的晶体分束方法的可行性，为实现飞秒级脉冲间隔的多脉冲分束提供了借鉴。

对超短脉冲在负折射介质中的传输特性进行了研究，着重分析其不同于常规介质的反常脉冲分裂现象。结果表明：由于负的折射率影响，介质将通过反常群速度色散与自散焦非线性的相互作用机理来诱导脉冲的对称分裂。同时，分析由色散磁导率所导致的可控自陡效应对脉冲分裂的影响，发现负折射介质中正负的自陡效应都会引脉冲非对称分裂。其中负的自陡效导致脉冲裂变后其后沿比前沿高，这与常规介质自陡效应(恒为正)情形相同；而负折射介质正的自陡效应对脉冲分裂影响刚好与前者相反，即裂变后脉冲后沿比前沿低。

考虑到抽运损耗、走离、色散和非线性等效应,用分步傅里叶方法求解耦合的非线性薛定谔方程组,就强脉冲信号在连续光抽运光纤参变放大器中的放大情况进行了理论研究。研究结果表明,强脉冲信号除经历振幅放大,脉冲时域展宽等过程外,还会发生令人感兴趣的脉冲分裂现象,即一个脉冲信号分裂为两个子脉冲。而且即使在连续光抽运的情况下,走离效应对强脉冲信号的放大也产生了显著影响,即促使两个子脉冲振幅不等以及脉冲漂移。最后,强脉冲信号独特的放大特性用光纤参变放大器的饱和增益特性做了很好的解释,并指出脉冲分裂现象在信号抽样、脉冲压缩、光时分复用系统中有潜在用途。