高能量密度物理研究的需求，牵引和推动了超短超强激光技术迅猛发展，输出功率正在从拍瓦向艾瓦(Exawatt)量级迈进。国际上，欧洲的ELI计划便是其中的典型代表。为实现艾瓦量级目标，除了扩大规模提高能量外，更为有效的是通过增大带宽压缩脉宽。已提出和发展了光参量啁啾脉冲放大、光谱预整形等多种技术措施，取得一定成效，但迄今尚未实现10飞秒级高能拍瓦脉冲输出。　　 本论文发展完善了宽带啁啾脉冲放大理论模型，研究提出了一种基于金绿宝石和钛宝石的新型混合介质CPA系统，能够有效抑制增益窄化效应，支持10飞秒级压缩脉冲输出。通过数值模拟和计算，成功设计完成了两种基于混合宝石放大链的10飞秒级拍瓦激光系统。此外，本论文还研究了脉冲信噪比、幅-频转换(FM-to-AM)和鬼像分布等构建高功率激光系统需要解决的共性技术问题。在AppliedOptics、OpticsCommunications等学术刊物和国际会议发表研究论文报告7篇。　　 本论文主要工作包括以下几个部分:　　 (1)在前人工作基础上，发展完善了宽带啁啾脉冲放大理论模型，适于甚宽带(10fs量级)混合介质激光系统的设计与数值模拟。　　 (2)提出一种基于金绿宝石和钛宝石的新型混合介质CPA系统，通过数值模拟分析研究，表明该系统能够有效抑制增益窄化和增益饱和效应，具有支持10飞秒级拍瓦激光脉冲的能力。本论文完成了两个超短超强激光系统的概念设计，分别为:～10飞秒/3拍瓦系统和～13飞秒/10拍瓦系统。相关研究论文在AppliedOptics、OpticsCommunications等学术刊物和国际会议上发表。　　 (3)研究了构建高功率激光系统需要解决的其它共性技术问题:　　 Ⅰ.针对目前超短超强激光装置普遍采用拼接光栅压缩器这一现状，建立了光栅拼缝引起光谱剪切的数学模型，研究了该光谱剪切对压缩脉冲信噪比的影响。　　 Ⅱ.级联晶体三倍频和角色散光栅是高功率激光装置三倍频系统中常用的幅-频转换补偿方法。本论文在光谱接收宽度，三倍频转换效率以及补偿动态范围等方面计算比较了两种方法的补偿效果。　　 Ⅲ.使用MATLAB自编辅助程序处理ZEMAX执行结果，能够快速得到高功率激光装置中的鬼像分布。