该文在克尔透镜锁模(KLM)钛宝石飞秒激光器的"厚透镜"模型和腔内群速度色散不共轴性研究基础上,从时间域、频率域、空间域和强度四因素相关联考虑,就KLM钛宝石激光器产生亚十飞秒脉冲的问题进行了较深入的理论与实验研究,取得了若干具创新性成果:首先,该文提出腔内频率依赖的腔模效应在空间域对产生宽频带脉冲方面的影响,引入重叠面积的概念作为衡量钛宝石晶体内频率依赖的腔模不共轴(FDMN)效应的参数,从理论和实验上验证了FDMN效应是导致输出频谱空间分布不均匀现象的因素之一.第二,提出了基于下稳区上边界的空间增益调制锁模方案,从而减弱了腔内频率依赖的腔模效应和增益饱和效应对频谱展宽的限制作用,有利于脉冲频谱展宽,获得更短的脉冲.第三,在实验上,在自行研制的自锁模钛宝石飞秒激光器中,改进腔的设计,较好地减弱了腔内频率依赖的腔模效应对频谱展宽的限制作用,获得了最宽达144nm的宽带光脉冲频谱输出,并在未采用啁啾镜的情况下,利用三阶色散系数小的熔融石英对补偿色散,获得了8.5fs光脉冲输出,为目前国内最好记录,达到国际先进水平.第四,为了测量自锁模钛宝石激光器输出飞秒脉冲的振幅和相位信息,建立了SHG-FROG测量系统.通过对强度自相关曲线的拟合,确定群速度色散参数,表明二阶群速度色散是形成全半高宽为17fs飞秒脉冲啁啾的主要原因,为亚十飞秒脉冲压缩和测试提供了依据.