利用飞秒瞬态吸收光谱对三个经不同处理且光电性能有明显差异的NDT基异质结薄膜（无己基取代混合膜， 己基取代混合膜以及己基取代并做溶剂退火处理的混合膜）进行了研究。结果显示这三个异质结薄膜，其电荷分离态大部分都是由激子态直接演化来的，并没有经过电荷转移态。在这三个混合膜中，己基取代并做溶剂退火处理的混合膜表现出最大电荷分离产率，己基取代但不经过溶剂退火处理的混合膜拥有最长的电荷分离态寿命。结合它们的电子-空穴迁移率，从动力学的角度给出了己基取代及溶剂退火处理增强光电转换效率的原因在于提高了电荷分离态寿命、增强了电荷分离产率以及平衡了电子-空穴迁移率。此研究可为将来优化光电转换效率提供参考。

甲烷水合物（可燃冰）作为一种储量巨大、分布广泛的清洁能源而备受关注。围绕甲烷水合物的开采、以固态水合物形式储运天然气和氢气等问题开展基础科学研究，具有重要的科学意义和应用价值。成核过程是甲烷水合物形成的关键第一步，由甲烷、水分子形成团簇并逐渐演化形成水合物的微观过程。然而，由于缺乏在高压环境下研究成核微观过程的有效实验方法，针对成核过程的实验研究进展缓慢。本文首先对气体水合物的结构及其性质进行了回顾；然后，以水合物演化的分子动力学模拟为基础，梳理现有关于水合物演化路径的初步认知；最后，以超快非线性光谱学方法为主，讨论了水合物实验研究的进展和展望。

随着高次谐波阿秒光源技术以及阿秒计量学的发展，对于凝聚态材料中的电子动力学探测也进入了阿秒的领域，并在近15年的时间里取得了显著的进展和突破。新颖的阿秒测量方式为研究在极短的时间尺度上，凝聚态材料中电子的运动、共振跃迁以及相互作用等重要物理问题提供了全新的研究手段和重要创新机遇。本文介绍了探测凝聚态物质中本征阿秒动力学过程的重要工作，主要综述了高次谐波、阿秒脉冲测量、凝聚态材料阿秒光电子能谱探测的关键技术和现状。最后对阿秒光电子动力学测量技术的发展做出了展望。

自从碟片激光技术诞生以来，超快碟片激光器输出的激光功率和能量获得了显著提升，极大地促进了超快碟片激光器在基础科研、工业生产以及生物医学等领域的应用。本文对碟片激光技术的概念、锁模碟片振荡器以及超快碟片放大器进行了详细介绍，并对超快碟片激光器未来的发展和趋势进行了总结和展望。

对生物体系微观动态过程以及材料学领域粒子超快行为的观测能够帮助人们更深入、更微观地去理解生物体系和材料中的超快响应。泵浦-探测显微镜是结合了超快激光领域的泵浦-探测技术以及显微成像技术的新型表征手段，通过选择不同的探测模式，可以实现对不同体系微观机制的探索和表征。本文从泵浦-探测技术的原理出发，阐述了泵浦-探测过程中涉及到的激发态吸收、受激辐射和基态损耗三种非线性过程，泵浦-探测显微镜的构成及其在生物医学和材料科学领域的发展现状和应用。

基于时间分辨太赫兹光谱技术，研究了不同厚度的二硒化铂（PtSe₂）薄膜在太赫兹波段的光学特性。实验结果表明，当泵浦光功率从0增强至2 540 μJ/cm²时，11 nm-PtSe₂薄膜的电导率逐渐增大，透射太赫兹信号强度减小；而197 nm-PtSe₂薄膜的电导率逐渐减小，透射太赫兹信号强度增大。由此构造的光控太赫兹调制器件的调制速度约为14 ps，工作带宽为0.2~1.8 THz，调制深度为15%~35%。研究证明PtSe₂薄膜材料在高速光控太赫兹器件领域具有应用潜力。

随着超快超强激光技术的发展，强激光场光与物质相互作用的研究得到了广泛的关注。与此同时，光场调控技术在经典光学领域中的快速发展为光学操控提供了一个新的自由度。近年来，这两个不同领域之间的结合——具有空间结构的强激光场与物质相互作用，成为了强场物理前沿研究的热点之一。光电离和高次谐波是传统强场科学中两个十分基本又非常重要的物理过程。本文总结和综述了涡旋强激光场对光电离过程的影响和控制方面的研究进展，以及利用涡旋光束或者柱矢量光束驱动气体高次谐波产生等方面的最新工作，最后展望了具有空间结构强激光场与物质相互作用物理和光场调控研究的发展方向。

随着超快光学的发展和对以Bi₂Te₃为代表的拓扑绝缘体材料研究的深入，近几年，将拓扑绝缘体薄膜应用于超快光器件的研究方向发展迅速并发表了一系列研究成果，本文综述了近年来基于拓扑绝缘体材料的超快激光及光器件的研究。从材料结构及制备方法出发，介绍了其独特的光学及光电特性，总结了其在超快激光及光器件中的应用研究进展，回顾和讨论了这一领域的成就和挑战，并对将拓扑绝缘体薄膜材料应用于超快光器件的进一步研究进行了展望。

高功率、窄脉宽的超快激光在基础科学研究、精密制造和生物医学等领域扮演着越来越重要的角色。在众多飞秒光源中，激光二极管泵浦的掺镱全固态飞秒激光器具有输出特性优异、结构紧凑、简单可靠、成本低廉等优点，成为超快激光领域的研究热点之一。特别是克尔透镜锁模的掺镱全固态飞秒激光器，有望兼备同时输出百瓦级平均功率、百飞秒级脉冲宽度的能力。本文总结了近年来克尔透镜锁模掺镱块材料全固态激光器在高功率窄脉冲输出方面的研究成果，并对实现百瓦级平均功率、十微焦级脉冲能量和高功率GHz重复频率运转给出了展望和方案设想。

通过太赫兹发射光谱研究了400 nm飞秒激光脉冲激发层状MoSe₂所引起的物理效应。太赫兹振幅随泵浦功率、方位角、偏振角的依赖关系表明，太赫兹辐射主要由表面耗尽场诱导的光生电流和二阶非线性极化诱导的移位电流这两种瞬态光电流效应共同引起，并且两种电流的贡献分别为82%和18%。研究结果可为MoSe₂在超快光学领域的发展和应用提供实验支持。