径向偏振激光因其独有的偏振方向沿半径方向分布、光轴上光强为零，经高数值孔径透镜聚焦后光斑小等特点在光学微操纵、超分辨成像、微加工等领域得到广泛应用。而超短脉冲激光具有脉宽窄，重复频率高，峰值功率高等特点也在各个领域受到欢迎。本文将超短脉冲和径向偏振相结合，对皮秒脉冲径向偏振光的产生和其在金属微加工方面的应用展开了实验分析和讨论，同时对皮秒径向偏振光的放大特性进行了实验研究，为大功率皮秒径向偏振光的产生提供参考。论文内容主要包括以下几个部分:　　1、介绍了径向偏振光的研究现状，包括产生方法、独特属性以及在各个领域的应用研究。　　2、对本文所使用的产生径向偏振光的关键元件-S波片进行了介绍，分析了其产生原理和方法;给出了径向偏振光聚焦的理论基础—Richards-wolf衍射理论的推导，并根据这一衍射理论分别对线偏振光和径向偏振光聚焦特点进行了数值模拟;同时，也对径向偏振光在加工领域的优势进行了理论分析。　　3、同时，通过在自主研制的全固态皮秒激光器腔外插入S波片的方法得到皮秒径向偏振光输出。利用所获径向偏振光对0.5mm厚不锈钢材料进行了钻孔和刻槽实验。对比了相同工艺参数加工下线偏振光和径向偏振光的材料钻孔圆度，刻槽深度、宽度和锥度的结果，进一步验证了皮秒径向偏振光在加工领域展现的优势。　　4、对皮秒径向偏振光进行了行波放大实验，分析了影响放大后径向偏振光偏振纯度的因素。主要研究了不同泵浦方向分布下，径向偏振光行波放大的倍数、偏振纯度、退偏比、光束质量等问题。最终获得了重复频率1kHz下功率2.8W，偏振纯度94.7％以上，光束质量M2小于4.89的径向偏振激光，为大功率皮秒径向偏振光的产生提供理论和实验参考。