本论文主要是围绕飞秒激光强场作用下的分子取向效应展开的。所谓分子取向，指的是在飞秒强激光脉冲的作用下，气体分子的主轴沿着激光偏振方向发生取向的现象。当脉冲宽度远小于分子转动周期时，分子取向在激光作用之后仍能周期性地再现，这种取向被称为脉冲后取向。已有研究结果表明，脉冲后取向会引起分子体系折射率的周期性变化，利用这种折射率的变化，本论文实现了飞秒脉冲的频谱调制。主要工作可以分为两个模块:第一，提出了一种基于分子取向的飞秒脉冲频谱自展宽的方法，并提出利用空心光子晶体光纤的色散设计来增强频谱的自展宽。第二，利用两束脉冲联合作用下的取向增强，实现了延时周期量级脉冲的宽带调谐，可调谐范围达到相同条件下单一脉冲结果的两倍。　　论文首先系统分析了不同条件下N2脉冲后取向的演变过程，并重点对取向随时间的变化率进行了讨论。通过对不同物理过程的分析发现，在脉冲峰值功率小于3*1013W/cm2时，分子电离的影响可以被合理地忽略;分子取向程度最大对应的脉宽，并不能实现最大的取向变化率，也就不能获得最强的频谱调谐能力;最后，论文还对温度的影响进行了研究，发现尽管低温环境能增强取向及其变化率，但这种增强的效果会因脉冲宽度的不同而明显不同。这些研究成果对本论文后续工作的展开具有重要的物理指导意义。　　分子取向初始分布的研究表明，取向带来的折射率变化会对飞秒脉冲自身的后沿带来频谱调制。论文由此提出了一种基于分子取向的飞秒脉冲频谱自展宽的方法，这种方法不仅能够实现飞秒脉冲频谱的明显展宽，而且这种频谱展宽还具有中心红移的非对称特性，这是对传统惰性气体三阶非线性展宽的很好补充。研究发现，100fs的入射脉冲宽度、较低的环境温度，都能有效地提高脉冲频谱自展宽的程度。论文还深入讨论了传输体系色散在展宽过程中的影响，不同色散体系的传输结果显示，短波区较小的色散值有助于抑制三阶非线性带来的蓝边拓展;而长波区较大的反常色散则能更好发挥分子取向的红移调谐特性，从而获得更长的红边输出。对于同时具备这两个特性的N2填充Kagome型光子晶体光纤，不仅能实现飞秒脉冲频谱的自展宽，而且还使其输出频谱发生了整体红移;而光谱范围内完全呈现反常色散的传输系统，则能帮助获得更宽的飞秒脉冲频谱输出。　　相比于单一脉冲的取向结果，固定延时的多束飞秒脉冲能够实现取向的增强。在光纤中传输时，取向脉冲会受到各种非线性带来的频域、时域展宽，它们会随着传输距离的增加而不断积累，并最终无法满足分子取向增强所需的条件。研究发现，在本文的模拟条件下，最多只能借用两束取向脉冲来提高分子取向随时间的变化率。这样的双脉冲增强作用，可以用来实现不同延时周期量级脉冲的调谐，而且调谐结果达到相同条件下单一脉冲取向后调谐范围的两倍。