超短脉冲在超连续谱、频率梳产生、生物成像等方面有重要应用。目前实现超短脉冲的几种常用方式都存在一定的不足:绝热孤子压缩需要使用比较长的非线性介质,不利于集成应用。高阶孤子压缩后的脉冲质量通常比较差,很多应用会受到限制。自相似脉冲压缩则能够在较短的介质中实现高质量的脉冲压缩。高相干超连续谱在光频梳产生、光源、测量等方面有重要应用,在全正色散介质中可以减少孤子效应,提升相干性。单偏振超连续谱也在逐渐引起人们的关注,在两个偏振方向上具有不同色散特性的高保偏光子晶体光纤(Photonic crystal fiber,PCF)是实现单偏振超连续谱的一种有效介质,可以通过在不同偏振方向上泵浦实现不同特性的超连续谱。本文研究新型PCF中的自相似脉冲压缩及超连续谱产生,相关内容及成果如下:1.设计了满足自相似条件的碲化物锥形PCF,并研究了宽度为1 ps的脉冲在光纤中的演化过程。仿真结果表明,在2.5 μm波长处泵浦,1 ps的脉冲可被压缩至62.16 fs,压缩因子为16.09,压缩质量为83.16%,分析得出高阶色散和损耗是影响压缩因子以及压缩质量的重要因素。2.设计了一段碲化物PCF,将自相似压缩前后的1 ps和62.16 fs脉冲分别作为泵浦,分析了它们之间相干性的差异,得出窄脉冲对于超连续谱的相干性具有显著提升作用的结论。3.设计了一段全正色散的碲化物PCF,并分别研究了泵浦波长、脉冲宽度以及峰值功率对超连续谱产生的影响。仿真结果表明,利用窄宽度、高峰值功率的脉冲在长波长处泵浦,有利于产生宽带的超连续谱。4.设计了以CS2为纤芯的保偏PCF,并分析了不同光纤结构参数对色散以及非线性的影响。选取了在x偏振方向为全正色散,y偏振方向有两个零色散点的结构参数,分别研究了不同光纤长度、泵浦峰值功率、脉冲宽度对超连续谱性能的影响。通过仿真计算得出,当脉宽为80 fs,峰值功率为1 kW的泵浦脉冲在4.5 cm的光纤中传输后,x偏振方向以及y偏振方向在-30 dB带宽下的超连续谱展宽范围分别为1.36-2.24 μm和1.13-2.71 μm。本文对自相似脉冲压缩以及超连续谱的研究工作不仅丰富了脉冲压缩的理论和实现技术,还为宽带宽、高相干性、单偏振的超连续谱产生提供了解决方案,这将促进光频梳产生、光学精密测量及生物光学等方面的重要应用和发展。