飞秒激光的应用已经遍及物理、生物和化学等领域;然而,在很多应用场合需要激光光源同时具备宽的光谱调谐能力和窄的脉冲宽度。光纤飞秒激光器泵浦的光学参量源是获得高重复频率、高平均功率、宽光谱调谐脉冲输出的理想途径。然而,现阶段光纤飞秒激光器泵浦的光学参量源输出脉冲宽度被限制在百飞秒左右。少周期飞秒激光脉冲,为研究强场物理、激光与物质相互作用提供了强有力的手段,是现代光学研究的热点之一。本论文基于光学参量技术,以光纤飞秒激光器作为泵浦光源,旨在获得脉冲宽度为少周期量级飞秒激光脉冲输出,同时对光学参量光源发展前沿进行探索性研究。本论文主要工作如下:首先推导了二阶非线性晶体中的单向载波方程,建立飞秒激光脉冲泵浦的参量过程的单向传输的数值模型;并提出了光参量产生过程的噪声计算模型,可以准确的计算出光参量产生过程中的相对强度噪声和时间抖动实验上构建了光纤飞秒激光器作为泵浦源,基于自压缩技术直接输出为4.2个光学周期(45.3 fs)的中红外光学参量振荡器和亚50 fs(40.2 fs)的近红外光学参量振荡器,并对光参量振荡中脉冲自压缩的动力学过程进行详细的理论研究和数值研究,数值计算结果与实验结果高度吻合。从理论和实验两个方面,对光纤飞秒激光器泵浦的光学参量产生过程噪声动力学过程进行系统地研究。接着,对不同种子光注入情况下光参量放大过程中的噪声特性进行量化评价,研究表明窄线宽连续激光作为种子光时,光参量放大输出脉冲噪声特性最佳。进而,提出了双路窄线宽连续光作为种子光的光参量放大的相干脉冲合成的设计方案,获得脉冲宽度为3.9个光学周期(19.2 fs)的少周期量级近红外飞秒激光脉冲。此外,对光纤飞秒激光器泵浦的光学参量振荡器研究前沿进行了探索:利用腔内倍频技术,将光纤飞秒激光泵浦的光参量器输出波长短波范围拓展到紫外330 nm;设计并搭建了无介质镜超宽带可调谐光学参量振荡器,消除了长久以来光参量振荡器对于镀膜介质镜的依赖;设计了紧凑“V型”腔GHz重复频率的光学参量振荡器,获得通信波段宽带可调谐GHz脉冲输出;构建了矢量光束飞秒光学参量振荡器,解决了当前报道激光器直接产生矢量光束波长受限问题,得到了涡旋光、高阶庞加莱球光束的可调谐飞秒信号光脉冲。