超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段的光源，具有指向性好、时空相干性高、亮度高等优点。高次谐波不但是在阿秒时间尺度上研究电子动力学的基础，而且其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源，在集成电路制造在线检测、材料科学、生物医药等领域中具有广泛应用。然而，受限于传统钛蓝宝石固体飞秒激光的平均功率和高次谐波传播过程中的转换效率，目前高次谐波极紫外光源的平均功率亟待提高。介绍了高重复频率、高平均功率高次谐波极紫外光源的产生方式及其应用。首先介绍了光纤、固体、啁啾光学参量放大器等新型高重复频率、高平均功率飞秒激光驱动源在高次谐波产生方面的研究进展，之后讨论了激光高次谐波在弱电离气体介质中的宏观传播效应和相位匹配条件。在此基础上，介绍了高平均功率高次谐波极紫外光源在成像检测方面的应用。

30多年来，飞秒激光技术取得了巨大发展，并推进着超快光学、强场物理、超分辨成像、精密测量等科学研究领域不断进步，使得人们可以通过实验观测从微米到纳米空间尺度的原子、分子等微观物质，以及这些物质在飞秒到阿秒时间尺度上的演化过程。为了实现这一目的，在技术上对各类飞秒光场振幅和相位的时间和空间三维分布(纵向时间一维、横向空间二维)进行快速甚至单发测量，是十分必要的。本文简述了各类飞秒光场的时空结构测量技术，并讨论了其在泵浦-探测实验中的应用。随着基于飞秒激光的短波次级辐射源的发展，飞秒光场时空结构测量的需求和技术正不断扩展到极紫外和X射线等短波波段。

利用钛蓝宝石飞秒激光泵浦的大能量超快光学参量放大技术在强场光学和阿秒科学领域研究中具有重要应用。现有技术利用基频激光（波长为800 nm）对其产生的超连续谱种子信号进行预放大，这对超连续谱中的红外成分转化效率提出较高要求，影响了系统的可靠性。本文在实验中利用转化效率较高的超连续谱绿光成分作为种子光，在预放大过程中使用二倍频激光泵浦得到红外闲频光，再进行第二级功率放大，得到1200~2500 nm范围的宽谱可调的近红外飞秒激光脉冲输出，脉冲能量转换效率达到25%。

基于离轴三反光学系统和多列线阵探测器,设计了一种具有宽波段高光谱分辨率的中阶梯光栅光谱仪。首先,以仪器性能指标为约束优化中阶梯光栅的结构参数,使光栅在保证高色散的同时将宽工作波段折叠重合在较小的光谱级次内,并采用多列线阵探测器采集信号。然后,以离轴三反光学系统作为会聚镜,以离轴抛物镜作为准直镜,实现了高色散宽自由光谱的像差校正。最终,设计的中阶梯光栅光谱仪工作波段为400~900 nm,F数为4.5,光谱分辨率在402.31,541.82,870.48 nm时分别为0.003,0.004,0.005 nm,系统体积为380 mm×325 mm×230 mm。