相干反斯托克斯拉曼散射(Coherent Anti-Stokes Raman Scattering,CARS)技术由于具有不干扰流场、信号强度高、空间谱分辨率高等优点,广泛应用于燃烧场温度的测量。随着超短脉冲激光技术的发展,以飞秒激光作为光源,通过引入时间变量的飞秒CARS技术在降低非共振背景噪声、忽略光源的脉冲抖动影响的基础上,进一步提高了燃烧测温的时空分辨率。飞秒单脉冲CARS技术,因其具有高信号采集频率等优点,能够实现对湍流和瞬态燃烧场毫秒量级的动态监测与分析,在燃烧场瞬态测温的工作中发挥独特的优势。　　理论上从麦克斯韦方程组和物质方程出发,通过引入时间变量,推导了飞秒时间分辨CARS的表达式。为了探究实验中未知的激光参数(脉冲宽度和形状)、泵浦光和斯托克斯光在时间零点处的延迟时间,以及光源能量强度的抖动对时间分辨CARS信号的影响,分别在理论上模拟300K的飞秒时间分辨CARS信号,通过分析寻找更为可靠的拟合方案,以减少未知变量对实验结果精度的影响。　　实验上,搭建了一套飞秒CARS测温装置,获取了飞秒CARS测温信号。将美国相干公司输出的800nm飞秒激光分为两部分,一部分作为斯托克斯光,另一部分利用OPA调谐为670nm作为泵浦光和探测光,在时间分辨延迟系统前后引入光阑对解决了光路漂移对CARS信号稳定性的影响;设计一套相位匹配方案降低凸透镜的球面像差对三束光空间重合的影响;利用易出信号的盖玻片确保三束入射光在时间、空间的完全重合;将CARS信号利用光纤探头输入到信号采集系统,利用引入的空间及频域滤波装置为提高采集的CARS信号的信噪比;根据同理论模型之间的拟合,开展了燃烧场的温度测量工作。　　另外,开展了基于飞秒单脉冲CARS线型测温原理的实验测温工作,在获得初步的研究进展的基础上,为了提高飞秒单脉冲CARS信号的信噪比,又开展了利用啁啾探测脉冲的飞秒单脉冲CARS测温研究。对原有的飞秒单脉冲CARS理论模型进行了改进,提出利用色散材料(ZF-4)对探测脉冲进行啁啾展宽的实验方案。