利用双折射显微镜和光学显微镜研究了飞秒激光石英材料内部诱导的双折射效应。结果表明，双折射的光学延迟量随脉冲数的增加而增加，并出现两种双折射结构。其中Type X结构需要至少20个脉冲，单脉冲能量不高于854 nJ，脉冲宽度不低于300 fs 且不高于600 fs。此外，以“光子学报”等汉字为例，阐述了激光诱导双折射的数据存储过程，制备了包涵吉林省省史省情、吉林大学校史、清华大学校史的数据存储时间胶囊样品。

利用飞秒激光辅助刻蚀技术，在蓝宝石表面实现了周期、占空比及高度可调的光栅结构。解决了飞秒激光加工硬脆材料时表面质量较差、碎屑堆积导致的加工精度降低和难以制备深结构的问题。蓝宝石光栅结构的粗糙度从78 nm（激光直写后）降低到了7 nm（干法刻蚀后），实现了周期为800 nm光栅，以及深宽比为4的蓝宝石微结构的制备。飞秒激光辅助刻蚀技术能够制备蓝宝石表面高平滑光栅，并对光栅各级次衍射效率进行提升。

针对晶体材料几何相位元件加工难、精度低、效果差等问题，提出了利用飞秒激光诱导纳米条纹技术来实现材料内部几何相位衍射元件的制备。飞秒激光近阈值加工方式有效的提升了加工精度，其精度为340 nm。通过实时调控扫描激光的偏振可以精准控制诱导纳米条纹的方向，进而改变晶体双折射效应的慢轴方向。基于该方法实现了蓝宝石内部几何相位波带片的有效制备，器件形貌良好、无裂纹，可用于高温环境下聚焦。

改变激光脉宽，在硼铝硅酸盐玻璃内直写光波导，研究了脉冲宽度对光波导截面形貌、模场大小及定向耦合器透射比的影响。实验中，采用脉宽为239 fs单模/多模临界功率的激光制备光波导，其截面大小由5.4 μm×4.2 μm（239 fs）变为5.1 μm×2.4 μm（700 fs）；模场大小由6.2 μm×6 μm（239 fs）变为5.8 μm×4.8 μm（700 fs）且传输模式均为单模，模场形状逐渐从圆形变成椭圆形；定向耦合器的透射比在水平偏振下由97.8%（239 fs）变化为70.2%（700 fs），在垂直偏振下由99.2%（239 fs）变化为79.7%（700 fs）。实验发现脉宽在600 fs以上的激光不利于制备性能稳定的玻璃波导。

在350 μm厚的碳化硅样品上加工了直径200 μm的微孔，研究了基于水辅助的飞秒激光碳化硅微孔加工方法。探讨了空气中加工微孔与水辅助加工微孔的差别。水降低了加工区域的温度，大大减少了氧化反应的发生，而且加工产生的碎屑由水带走，避免了热影响区的形成，降低了样品粗糙度。加工出的微孔侧壁光滑，无热影响区，在工业中有实际应用的价值。该加工方法使加工形貌良好的碳化硅微孔成为现实，有望应用于碳化硅的工业加工中。