飞秒激光具有脉冲宽度窄、峰值功率高、相干光谱宽等特点,在物理、化学、生物等领域的科学研究和精密加工等工业生产中发挥着越来越重要的作用。其中光纤飞秒激光技术是获得高平均功率飞秒激光脉冲的重要手段,成为新一代飞秒激光技术的代表之一。自相似放大为光纤飞秒激光放大独有,具有鲜明的特点,可以输出具有线性啁啾的抛物线形脉冲,去啁啾后可获得变换极限脉冲,得到高平均功率、窄脉冲宽度的高质量飞秒激光输出,具有很好的应用前景。本论文围绕飞秒激光的自相似脉冲放大技术进行展开,建立了自相似放大数值模型,探究了不同增益分布对增益光纤中自相似放大过程和结果的影响,分析了在不同增益分布情况下自相似演化的不同特点,总结了不同增益分布下自相似放大的优化路径,为实验研究提供了理论依据。实验中开发了一套飞秒激光自相似放大系统,在不同的泵浦方式下分别得到了亚百飞秒量级的放大脉冲输出,对比了不同增益分布下自相似演化过程和结果的差异。本论文的主要工作如下:一、从非线性薛定谔方程出发,介绍了自相似放大解析理论,描述了自相似放大脉冲的性质,并分析了影响自相似演化过程的两个因素。二、建立了自相似脉冲放大的数值模型,对种子脉冲在不同增益分布下掺镱光纤中的自相似放大过程进行了数值模拟。结果表明,同一信号光脉冲在增益光纤中演化至自相似放大过程时,正向泵浦方式下的演化速度比反向泵浦快;对于不同的增益光纤长度和总增益系数,正向泵浦方式下的信号光自相似区域主要集中在低入射脉冲能量和长波长区域,反向泵浦方式下的信号光自相似区域主要集中在高入射脉冲能量和短波长区域;在低增益下,脉冲更容易实现自相似演化。三、开发了飞秒激光自相似放大系统,实验中采用不同的泵浦方式和泵浦功率实现增益光纤中不同的增益分布。种子源为光纤飞秒激光器,输出平均功率120 m W,重复频率60 MHz,脉冲宽度300 fs的飞秒激光脉冲。结果表明,反向泵浦方式下均实现了自相似放大输出,压缩后得到近变换极限的亚百飞秒量级的高质量脉冲输出;在正向泵浦方式下,采用相同的信号光参数和泵浦参数未能实现自相似放大输出,压缩后脉冲时域宽度与变换极限存在偏差且含有一定量无法压缩的基底,Strehl ratio均低于0.85。该实验结果与数值模拟相一致。