光信号的实时探测和分析处理方法是高速光谱分析技术的重要一环。随着飞秒脉冲激光器、片上微环等系统的研发，超快时间尺度下的光谱动态吸引了很多关注。传统的光谱测量技术受限于扫描速度或阵列探测元件的速率，无法对高速演化的光谱动态进行实时捕获，因此超快光谱分析技术便应运而生，在保证光谱分辨率的前提下克服空间色散元件带来的速率限制，大幅提高帧率。时域拉伸色散傅里叶变换技术和时域透镜聚焦技术将光谱测量中普遍使用的空间色散概念扩展到时域，使光谱信息可以直接利用单像素光电探测器和高速实时示波器来接收，而它们的探测帧率多取决于探测光源的重复频率。
　　飞秒锁模激光器在光频率梳、激光测距、超快时域成像等领域应用十分广泛，而基于非线性偏振旋转的锁模光纤激光器是一种紧凑的全光纤结构，抗干扰能力强，能实现稳定的自启动，因此成为了飞秒脉冲光源的常用结构。激光器的锁模过程能揭示系统中复杂的孤子动力学机制，对这一过程的超快光谱测量便成为了分析孤子演化动态、提升激光器性能的重要工具。
　　本次课题的主要工作可以概括为以下几点：
　　(1)从时域拉伸色散傅里叶变换技术和参量时域光谱分析仪出发探讨了这两种超快光谱分析技术的基本结构和探测原理；分析了基于非线性偏振旋转机制下的锁模光纤激光器的脉冲形成原理和频谱演化过程。
　　(2)研究了一套具有空间高阶模输出的混合腔锁模激光器，其功能是输出带有可切换的轨道角动量空间调制的飞秒脉冲，脉冲宽度为600fs，重复频率为25.33MHz。对这套系统稳定工作时的空间相干性和频谱相干性进行了测试，同时还对激光器的锁模过程进行了实时的光谱测量和分析。
　　(3)研究了一套环腔多点输出的锁模光纤激光器，目的是对激光器谐振腔内不同位置的孤子演化动态进行同步对比测量。实验取得了初步的测量结果，对单孤子建立过程中在腔内各处的频谱差异进行了横向对比分析，并探究了频谱振跃阶段的频谱调制周期的演化路径。