宽频带激光在高功率激光系统中传输能消除菲涅耳衍射,从而可抑制小尺度自聚焦。另外,激光的宽频带同时也能抑制光学元件的横向SBS效应、改善光束的近场均匀性等,从而有利于放大器储能的提取及光束质量的提高。本文通过纳秒高功率激光与液体介质相互作用,利用介质的非线性效应使单纵模激光光谱展宽。从理论和实验两方面研究了三种介质CS2、CCl4和H2O中,池长、入射脉冲峰值功率、脉宽和光束直径各参数对光谱展宽量的影响。首先理论上从麦克斯韦方程组出发,在考虑非线性极化强度的情况下,利用慢变振幅近似、介质瞬时响应、介质各向同性以及光波的近轴传输等近似之后,推导出了光波传输的非线性薛定谔方程。然后,从非线性薛定谔方程出发,来讨论介质中自聚焦效应。推导出计算自聚焦焦距公式和自聚焦阈值功率公式。发现自相位调制是导致光谱展宽的主要机制,并推导出计算光谱展宽量的公式。简单地讨论了输出激光的偏振特性。实验上通过改变各参数来摸索其对光谱展宽的影响,并与理论计算相比较。实验上获得最大光谱展宽1.26nm。我们发现光谱展宽量随池长的增加而增加;随介质非线性折射率系数n₂的增加而增加;随入射脉冲功率的增加而增加,而且有一功率阈值;这一功率阈值主要由介质性质决定,与介质非线性折射率n₂成反比关系。光谱展宽量随入射脉冲宽度的减小而增加,在纳秒范围内变化较为缓慢。光谱展宽量随光束直径的增加而减少,而且表现出与光束直径平方的倒数成正比的关系。一旦光谱展宽,出射脉冲波形相对于入射脉冲波形就发生畸变。