在过去的二十多年,超快光学及其技术得到了迅速发展。许多相关技术已经从实验室阶段发展为成熟的商业化阶段。与此同时,超快光学技术的发展一方面催生了许多新兴的前沿研究领域,例如宽带太赫兹光学、极端条件下的强场物理、飞秒光化学等等,另一方面,超快光学技术的应用领域也以惊人的速度不断扩展。其应用市场遍布物理、化学、生物、医学等领域,涉及到国家的军事、航天、科研、医疗和工业等各方面。因此发展超快光学技术具有重要的社会和经济价值。超快光学领域离不开超短激光脉冲的产生与检测。宽光谱是超短激光脉冲的重要特征之一。光谱作为超短激光脉冲的重要调控参数,在超短脉冲的产生与检测以及超快光学应用技术发展中充当相当重要的角色。本硕士学位论文致力对基于光谱操控的超快光学技术研究,主要做了以下几个方面的研究:(1)在啁啾脉冲放大技术(chirped pulse amplification,CPA)中引入增益截面的光谱操控,减弱光谱窄化效应,获得峰值功率更高的超短脉冲。由于增益介质的增益截面存在一定的线宽,导致脉冲的不同频率分量得到的放大效果不一样,远离峰值频率的频率分量得到的放大效果小于接近峰值频率的频率分量。因此,随着激光脉冲的放大,脉冲的谱宽会变得越窄。最后导致压缩后的脉冲时间宽度变宽,峰值功率下降。本文首次提出一种基于旋光色散和钛宝石增益偏振相关的宽带激光脉冲放大技术,利用钛宝石晶体的增益偏振相关特性,使啁啾脉冲的不同光谱分量具有不同的偏振方向,利用偏振方向对各个频率成分的增益截面进行光谱操控,最后实现增益窄化补偿的目的。(2)将二步相移光谱操控技术引入到光谱相位干涉电场直接重建(spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction,SPIDER)技术中,可以更准确地还原超短脉冲时域波形,减弱测量结果对算法的依赖性、提高测量结果的可靠性以及准确性。传统SPIDER需要对光谱干涉条纹进行傅里叶变换,并通过窗函数来获取交流成分。当对光谱复杂的待测超短脉冲进行测量时,则可能发生:1.直流分量也被获取;2.交流成分没有充分截取;3.细节丢失。这意味着,利用窗函数获取交流成分,会导致测量结果与窗口的选取相关,这样会降低系统的鲁棒性以及准确性,并且影响测量精度。本文首次提出一种基于二步相移的光谱相干直接电场重建技术。通过在SPIDER技术中引入二步相移,直接消去光谱干涉数据中的直流分量,使得交流项与直流项完美地分离。这使得不再需要通过窗函数来截取交流信息,从而获取非窗函数提取的交流干涉信息,这种方法有效地提高测量精度以及扩大测量范围。可以减弱系统的测量结果对算法的依赖性、提高测量结果的可靠性以及准确性。(3)在太赫兹脉冲测量方面,利用光谱编码以及电光采样将太赫兹脉冲信息编码到探测脉冲中。利用光谱干涉进行太赫兹脉冲信息的解码,为太赫兹脉冲的并行高线性度测量提供新手段。电光采样是太赫兹检测的常用的技术。电光采样可分为时分电光采样和光谱编码(波分)电光采样,其中光谱编码电光采样可以实现并行数据采样,采样率高于时分电光采样。同时近0度偏置的电光采样可以获得高调制度的太赫兹测量。但是,传统的电光采样都是基于利用电光效应改变探测光偏振态,经过检偏器后检测随太赫兹信号变化的光强来反应太赫兹强度。这种方法在太赫兹强度较小的时候是适用的,但是对于较强的太赫兹会发生畸变甚至发生过调制从而无法正确反应太赫兹波形。本文提出一种基于光谱干涉与光谱编码的电光采样太赫兹时域光谱技术。该技术基于电光采样及光谱干涉原理,直接测量相位。与传统时域光谱仪相比,具有实时和高线性度的优点,且该技术适合测量大强度THz信号的特点。