自1985年啁啾脉冲放大(CPA)理论提出后，超短超强激光系统经过几十年的发展，其峰值功率达到太瓦(1012W)甚至拍瓦(1015W)量级，聚焦峰值功率能够达到1021 W/cm2-1023W/cm2。这种超短超强激光为众多学科领域提供了前所未有的实验手段和极端物理条件，因此被广泛地应用于超强场激光物质相互作用的实验中，比如，超快X射线辐射、高次谐波的产生、激光尾波场粒子加速和快点火激光核聚变等实验中。对于绝大多数超强场激光物质相互作用实验来说，起决定作用的是激光聚焦后焦点处的峰值功率密度。焦点的峰值功率密度主要由激光单脉冲能量，脉冲宽度和焦斑大小决定的。所以，获得高能量、窄脉宽、近理想聚焦光斑的超高功率激光是本领域的研究热点。　　本论文的工作瞄准于拍瓦级激光系统性能提升中的若干问题，主要工作包括基于YCOB和LBO晶体的较大能量、宽带、非共线光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)理论和实验研究，基于φ80mm口径钛宝石CPA激光系统1.26PW实验研究以及超强超快激光波前校正和可聚焦特性研究等方面。主要研究成果包括以下几个方面:　　(1).开展基于YCOB和LBO晶体的较大能量、宽带、非共线OPCPA理论和实验研究。在理论上，我们建立YCOB和LBO晶体的非共线OPCPA的理论模型，数值模拟结果表明在527nm泵浦800nm宽带 OPCPA中，YCOB晶体能够支持130nm的宽带放大，LBO能够支持102nm宽带放大。实验方面，在527nm/2.85ns的激光脉冲泵浦下，对基于中等口径YCOB或LBO晶体高能量宽带OPCPA的放大性能，包括增益、转换效率、增益带宽、参量荧光以及光束质量等一系列关键科学技术问题进行研究，解决了高量级OPCPA的科学难点和工程技术问题。在中心波长800nm附近，YCOB获得带宽为49nm，单脉冲能量为3.36J的输出，相应的转换效率达到9.6％，压缩后脉宽为43fs。3.36J是通过OPCPA技术在800nm波段附近获得的最高能量输出。经进一步优化泵浦光和信号光的功率密度和时空匹配，在YCOB晶体和LBO晶体上获得最高转换效率超过20％。实验证明YCOB和LBO晶体，是除了钛宝石以外，能在中心波段为800nm附近实现高能宽带放大的优良介质，可应用于10PW超高功率激光系统的终端放大器。　　(2).完成了基于钛宝石CPA技术的1.26PW拍瓦激光实验研究，将原有的0.89PW/29fs的输出提升至1.26PW/29fs。本实验在原有拍瓦泵浦源的基础上，优化泵浦输出性能，提升泵浦输出能量，实现双路高能量输出，特别是优化泵浦光和信号光的时空匹配精度，有效提升钛宝石横向寄生振荡的抑制能力。以尺寸为φ80mm×32mm钛宝石为放大介质，在105J泵浦的能量下，获得最高能量50.2J的输出，压缩后能量脉冲能量为35J，脉宽为29fs，单脉冲峰值功率为1.26PW，是国内基于80mm口径钛宝石的最高输出能量。　　(3).开展超强超快拍瓦激光波前校正和可聚焦特性研究。利用自适应光学技术，采用近焦点球面波前校正新方法对0.89PW/29fs激光系统进行波前校正，成功的获得较为理想的波前分布和接近衍射极限的聚焦光斑。校正后聚焦光斑大小为6.34×6.94um2（对应1.63×1.78倍的衍射极限），焦点聚焦峰值功率密度提高6倍，达到2.59×1021W/cm2。通过模拟和实验证明，该方法不像传统的波前校正方法对波前探测器和变形镜的位置有严格的成像要求，对两者偏离成像位置有一定的容忍度，使得该方法操作简单。利用近焦点球面波前校正方法仅用φ60mm口径的可变形镜就能对拍瓦激光系统波前进行校正，是提高激光聚焦功率密度的经济简单而有效的方法。