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随着啁啾脉冲放大(CPA)技术的出现和发展，飞秒强激光脉冲技术取得了长足进展。超强超短激光脉冲已成为许多重要基础研究与前沿应用研究中的重要工具，在强场激光物理等研究领域，如惯性约束核聚变快点火、激光高能粒子加速、高次谐波产生、阿秒科学等研究，有着不可替代的作用。然而，随着激光聚焦功率密度的提高，超强超短激光主脉冲前沿的辐射平台以及卫星脉冲的聚焦功率密度也随之提高到一个可观的水平。目前，基于CPA技术的超强超短激光系统输出脉冲的时域对比度（主脉冲与卫星脉冲或脉冲本底强度的比值）一般在106-108量级。因此，当主脉冲聚焦功率密度达到1016-18W/cm2量级时，其预脉冲的聚焦功率密度便有可能使靶物质材料气化电离并产生等离子体（一般固体材料的电离阈值在1010-12W/cm2量级），使得激光主脉冲实际上是与等离子体发生相互作用，从而影响整个强场激光物理实验的进行。当前，超强超短激光系统的聚焦功率密度已能达到1022W/cm2的量级。因此，针对强场激光物理等前沿研究的需求，亟需发展激光脉冲时域对比度提升技术，以将超强超短激光脉冲对比度有效提升至更高的量级。
本论文的主要工作是针对钛宝石（工作波长～800nm）和钕玻璃(工作波长1053nm)超强超短激光的发展及其的需求，开展了飞秒强激光脉冲时域对比度提升技术创新研究，把光学参量放大(OPA)技术与倍频(SHG)技术相结合，获得了高时域对比度(＞1011)的飞秒激光种子源，并应用于现有的超强超短钛宝石CPA激光系统中，有效提升了系统输出激光脉冲的时域对比度。本论文主要取得了以下创新成果:
1.首次提出并验证了一种800nm钛宝石工作波段飞秒强激光脉冲时域对比度提升新技术。该技术利用光学参量放大技术获得1600nm波段中红外飞秒强激光脉冲，结合倍频技术，获得了较高能量的800nm飞秒强激光脉冲源，对比度大于1011（超过仪器的测量极限）。相对于初始脉冲，对比度在原来的基础上提升了7个量级。
2.首次提出并验证了载波包络相位(CEP)稳定的1053nm钕玻璃工作波段飞秒强激光脉冲时域对比度提升新技术。利用光学参量放大技术获得2106nm波段CEP稳定的中红外飞秒强激光脉冲，然后再通过倍频，获得1053nm波段的超高对比度飞秒强激光脉冲源，时域对比度大于1011（超过仪器的测量极限），并验证了其CEP的稳定性。
3.首次提出并验证了800nm钛宝石工作波段、周期量级极端超快强激光脉冲时域对比度提升新技术。将光学参量放大技术、倍频技术与基于空心光纤的周期量级激光脉冲压缩技术结合，在800nm波段获得了脉宽小于10fs(FWHM)、对比度大于1011的周期量级超短激光脉冲源。其光谱宽度达到160nm(FWHM)，可支持8.4fs（傅里叶变换极限）的超短脉冲。
4.利用创新发展的较高能量的800nm飞秒强激光脉冲源作为种子，注入到已有的TW级钛宝石飞秒超强超短激光放大系统中，在TW量级下验证了高对比度的相对论聚焦强度脉冲输出，脉冲100ps前对比度达到了1011，有效提升了脉冲的对比度。