近十几年来，随着飞秒激光器在输出脉冲宽度，能量及重复频率各方面性能的不断提高，其在各个基础科学研究领域包括物理，化学，生物，医疗及相关应用领域中的作用和地位不断凸显出来。本篇论文一方面从理论上研究了飞秒激光啁啾放大系统(CPA)高阶色散效应对输出脉冲电场的影响并从实验上验证了我们的计算结果，另一方面研究了利用飞秒激光在刻写长周期光纤光栅(LPFG)和激光烧蚀推进领域中的应用。论文的主要内容如下。　　 (1)我们利用在不考虑增益窄化情况下飞秒激光啁啾放大系统近似为频域线性系统的特性，采用傅里叶变换的方法，模拟了三阶及四阶色散对输出脉冲电场时域分布的具体影响，并且计算了相应的强度自相关曲线。针对所设定的脉冲宽度在15～55 fs的输入脉冲，通过模拟我们发现当四阶色散数值在高于三阶色散两个数量级的条件下，其对输出脉冲的影响逐渐显现出来。同时根据实验室现有CPA系统的色散参数，我们对该系统各部分输出脉冲的脉宽进行了计算，并模拟了输出脉冲的强度自相关曲线。计算结果与实验测量有较好的一致性，这不仅验证了我们的计算模型和方法的正确性和合理性，而且为后续激光系统参数的优化提供了可靠的理论基础。　　 (2)我们利用自行搭建的具有二维监测功能的激光加工平台，研究了飞秒激光直接刻制LPFG的可能性和技术特点。实时二维监测的方法确保了飞秒激光能够精确的聚焦到被加工光纤的纤芯中，避免了光纤包层的破坏。利用此平台我们加工了级联LPFG。结果表明在级联长度远大于光纤周期时，透射谱的损耗峰出现增强；而当级联长度在光纤周期以内时，透射谱出现双损耗峰。我们还研究了不同应力条件对刻写光纤光栅的影响，指出了飞秒激光对纤芯材料的破坏作用会“冻结”应力对纤芯的折射率调制。同时后曝光的实验研究结果表明将已加工好的光纤光栅置于合适能量的飞秒激光下进行曝光，有助于增加透射谱损耗峰的深度。　　 (3)利用实验室自行搭建的扭秤装置，我们研究了经飞秒激光预先“黑化”处理后的靶材的在飞秒激光脉冲烧蚀作用下的冲量耦合系数。实验结果表明，处理后的实验靶材耦合系数比常规靶材提高了近67％，并且经处理后具有相同表面结构的靶材的最大冲量耦合系数相同。同时，采用这种方法，有效的降低了获得最佳冲量耦合系数所需的激光能流。这一结果将有助于今后推动飞秒激光烧蚀推进技术的发展。