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相干反斯托克斯拉曼散射(CARS,Coherent anti-Stokes Raman scattering)光谱技术是目前重要的激光诊断技术之一，被广泛应用于高温以及超高温气体或者高温以及超高温火焰的温度测量及气体浓度测量。随着飞秒激光光源的发明和发展，飞秒激光光源逐渐应用于CARS光谱技术，飞秒CARS光谱技术应用于燃烧场温度的测量较通常的纳秒CARS具有诸如时间分辨等更多优点，然而单纯的飞秒CARS光谱存在光谱分辨率比较低的缺点，为了提高飞秒CARS光谱技术的光谱分辨率，发展了一种新型的飞秒单脉冲CARS光谱技术，飞秒单脉冲CARS光谱技术相较于其他的激光诊断技术以及纳秒CARS具有更明显的优势，包括信号强度高，时空分辨率高、信号采集效率高、可以实现实时测量等，因此能够实现对火焰的动态监测与分析，在燃烧测温领域具有更广阔的前景和更大的潜力。本文利用飞秒单脉冲啁啾探测脉冲CARS(Chirped Probe Pulse CARS,CPP-CARS)光谱从理论和实验两方面开展了包括稳态低温空气流场和稳态高温Hencken火焰的温度测量研究工作。 理论上，通过引入物质方程和介质极化率进行逐步理论计算，获得耦合波方程，经过求解，获得CARS光谱强度的表达式，并可获得对应的理论相位匹配关系，从而通过构建三束光以及分子响应的模型以及二者的相互作用，构建出飞秒单脉冲CARS理论模型；并分析了实验中重要参量对飞秒单脉冲CARS模型的影响。 实验上，搭建了满足相位匹配方案的精确CARS实验平台，从而实现如下过程，泵浦光脉冲(~40fs)和斯托克斯光脉冲(~40fs)同时到达探测火焰，并激发多个拉曼跃迁，这些跃迁开始同相位振荡，而且每个跃迁都是以自己的本征频率进行振荡，跃迁频率有轻微的不同从而发生相干并且整个拉曼相干以特定形式衰减，引入啁啾的探测光脉冲和拉曼相干相互作用，从而产生CARS信号，通过在光路中插入玻璃棒实啁啾的探测光脉冲，将探测光展宽到皮秒量级，并将反应温度的时域拉曼相干映射到CARS信号的频谱，从而获得不同温度下的飞秒单脉冲CARS光谱数据，通过遗传算法将实验数据和不同参数下的飞秒单脉冲CARS模型匹配，获得火焰的温度信息。 最后，利用飞秒单脉冲啁啾探测脉冲CARS光谱技术实现了290K-650K稳态空气流场和1370K左右Hencken火焰温度信息以及Hencken火焰温度的一维分布测量。