为了增强高次谐波光谱及阿秒脉冲的强度, 采用数值求解薛定谔方程的方法, 理论研究了H+2在抽运探测激光驱动下高次谐波辐射特点。结果表明, 在抽运激光驱动下, H+2首先被激发到多光子共振电离区间, 进而增大电离几率; 随后在探测激光驱动下, 谐波辐射强度得到增强; 当采用不对称非均匀激光场时, 谐波截止频率可以进一步延伸, 并且谐波平台区只由单一谐波辐射能量峰贡献; 最后通过叠加傅里叶变换后的谐波可获得脉宽在32as的脉冲。该研究对单个阿秒脉冲的产生是有帮助的。

表面等离激元因具有能突破光学衍射极限、表面局域性和近场增强等奇特的光学性质，被广泛应用于光伏、光催化和光电探测等研究领域。将具有高效光捕获特性的表面等离激元与传统半导体器件相结合，可以极大地提高传统半导体器件的效率，具有重要的应用价值。由局域表面等离激元弛豫产生的热电子是将太阳能转化为电能或化学能的关键，因此从微观上研究表面等离激元热电子的产生及弛豫过程对于设计高效率表面等离激元纳米光电器件具有重要意义。综述了表面等离激元热电子的激发及其在金属-半导体材料界面处的超快动力学过程的研究进展，分析了目前存在的主要问题并对其未来的发展前景进行了展望。

利用飞秒抽运探测透射技术，研究了室温下 CdSeS半导体量子点激发态载流子的弛豫过程与抽运光能量密度和光子能量的关系。实验结果表明，CdSeS量子点激发态载流子的弛豫有3个过程：1) 约为10 ps的一个快速弛豫过程，此过程随着抽运光能量密度的不断增加而逐渐变慢，与光子能量没有明显的依赖关系，认为此过程是由载流子和光学声子的散射引起的；2) 约为100 ps的一个弛豫过程，此过程与抽运光能量密度及光子能量都没有明显的依赖关系，认为此过程是光激发载流子被缺陷态捕获而形成的限域载流子的弛豫过程；3) 一个纳秒量级的带带跃迁的弛豫过程。零延迟时间下的透射变化量随着抽运光能量密度的增大而增大，当抽运光能量密度增大到一定程度时，零延迟下的透射变化量逐渐趋于饱和。

利用飞秒激光抽运探测和Z扫描技术研究了氧化石墨烯和在不同还原时间下的氧化石墨烯的超快动力学过程及非线性吸收性质。将氧化石墨烯用肼蒸汽还原，通过控制还原时间，得到不同的还原氧化石墨烯材料。通过X射线光电子光谱实验测试了材料的含氧量和不同官能团含量。抽运探测实验结果显示还原后石墨烯载流子衰减速度明显加快，各官能团的含量也会影响载流子的衰减过程。Z扫描实验结果显示还原后样品的饱和吸收明显增强。对氧化石墨烯还原后，再延长还原时间并不能明显改变还原氧化石墨烯的饱和吸收性质，这种变化同还原氧化石墨烯的结构变化相关。

脉冲激光烧蚀高定向热解石墨(HOPG)是制备富勒烯、碳纳米管等碳纳米材料的重要方法之一。研究和认识飞秒脉冲激光烧蚀高定向热解石墨的超快物理过程，可以为探索飞秒激光烧蚀制备各种碳纳米材料提供重要的实验和理论基础。利用抽运探测技术记录了0.33~20 J/cm2不同激光能流下50 fs激光脉冲烧蚀高定向热解石墨在0~9 ns时间窗口内的超快动态过程，并且比较分析了烧蚀高定向热解石墨和烧蚀铝靶的差别。实验发现，随着入射到高定向热解石墨表面的激光能流从20 J/cm2下降到0.33 J/cm2，光热机制导致的物质去除逐渐减少，光机械机制的应力释放导致的大颗粒物质喷射逐渐成为主要的物质去除过程。分析表明，靶材的吸收系数是导致高定向热解石墨和铝靶烧蚀动态过程不同的主要因素。

采用抽运-探测反射技术, 研究了室温下本征CdTe晶体的光致非平衡载流子布局与光子能量和抽运光强的关系。根据实验结果, 发现随着抽运光光子能量的提高, 快过程在载流子弛豫过程中所占的比例增大; 随着抽运光功率的提高, 反射率随之增大, 快过程时间常数也随之增大。通过建立简单的本征半导体受激载流子弛豫过程模型, 讨论了载流子散射、载流子-声子相互作用和载流子复合等的贡献。在抽运光光子能量为1.49 eV(比CdTe的禁带宽度约高20 meV)时, 通过双指数函数拟合, 得到了本征CdTe中载流子弛豫过程的快、慢时间常数, 分别为2.8 ps和158.3 ps。

研究了一种新颖的基于非共振光学斯塔克效应的有源光子带隙全光偏振开关的理论模型, 模拟了在抽运光作用下全光开关有源光子带隙的反射谱的变化情况; 反射式全光偏振开关的对比度随延迟时间和抽运功率密度的变化以及插入损耗随延迟时间的变化; 周期无序和折射率测量误差对光子禁带的影响。由于超辐射模的快速辐射衰减, 在非共振抽运脉冲通过后, 材料光谱特性将迅速恢复, 可形成太赫兹的开关; 并且材料的光子禁带对激子共振频率的变化非常敏感, 使得光开关控制光能量比普通多量子阱光开关的小很多。

设计了基于电子自旋弛豫的透射式全光开关模型,该光开关具有开关时间短、结构简单、光学非线性强等特点。研究在右旋圆偏振光抽运下GaAs/AlGaAs半导体多量子阱(MQWs)中以相空间填充(PSF)和库仑屏蔽(CS)为主要因素导致的激子吸收饱和行为,计算与抽运光同向(探测光与抽运光的圆偏振方向相同)和反向(探测光与抽运光的圆偏振方向相反)的圆偏振探测光吸收系数的变化,得到两种圆偏振光差分透射率改变量随延迟时间的变化。实验采用飞秒抽运-探测技术,获得了室温下GaAs/AlGaAs多量子阱同向圆偏振探测光的透射曲线,观察到了明显的饱和吸收现象,与数值模拟的结果相符。

超分辨近场结构(Super-RENS)技术是近年来发展起来的一种新型近场光存储技术,是目前最有实用化前景的纳米尺度近场超分辨技术之一。初步研究表明,其近场超分辨特性与非线性响应密切相关,研究其非线性光学特性对阐明物理机制、发展新的掩模材料和非线性光学应用都具有重要意义。对散射中心型超分辨近场结构非线性光学特性的最新研究进展进行了介绍和分析。