氮气分子在不同波长（中红外、近红外、紫外）强场飞秒激光的泵浦下，其分子离子在传播前向能够发出具有良好相干性的可见光波段的窄带辐射。在400 nm紫外飞秒激光的激发下，波长为428 nm和423 nm的相干辐射受到的关注较少，物理性质尚不明确。本研究对该辐射的偏振性质、气压和泵浦激光能量依赖关系进行了系统的测量。实验发现，该辐射的偏振与线偏振泵浦激光的偏振态保持一致，辐射强度随着气压和泵浦激光能量呈现出非线性的增加。利用基于密度矩阵的强场电离和能级耦合模型，对氮气分子在强场中的电离和相关离子能级在强场作用下的耦合进行了数值模拟研究。结果表明，在较大的激光强度范围内，氮气离子上能级 $ {\mathrm{B}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{u}}^{+} $和其离子基态 $ {\mathrm{X}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{g}}^{+} $之间，对应428 nm和423 nm的振动态之间总是能够形成粒子数反转，而且该反转对于激光参数具有鲁棒性，与实验观测结果一致。

由强场中红外飞秒脉冲泵浦的氮离子能够以自由感应衰变（FID）的形式发出相干的前向辐射，该FID辐射可以被随后的800 nm飞秒脉冲有效抑制。这种擦除效应是对微弱FID辐射进行时间表征的独特工具，特别是在FID辐射与泵浦脉冲的谐波在频域重叠的情况下。基于密度矩阵与麦克斯韦方程的数值模拟结果，认为擦除效应主要是由于800 nm脉冲直接引发氮离子B态和A态相干性的变化，该变化进一步与800 nm脉冲耦合作用，引起了B态和X态之间相干性的减小，从而导致对应的391.4 辐射的减弱。

超快激光在金属、电介质和半导体表面制备周期性纳米结构可以有效地改变材料的物化性质，如光学、电学、亲疏水性等。周期性纳米条纹取向通常依赖于激光的偏振，因此利用径向偏振的飞秒激光能够制备不同弯曲度的周期性纳米条纹。通过分析柱透镜聚焦的径向偏振光光场具有随空间变化的偏振方向，实验上获得了柱透镜聚焦的径向光场在不同位置诱导周期性纳米结构的形貌特征。随后利用5 mm的狭缝分离矢量光场中的各向异性偏振态来获得不同弯曲角度条纹的大面积制备。结果表明，利用这种方法在ZnO表面获得了弯曲可控的深亚波长（190～380 nm）周期条纹结构，并且成功制备了弯曲角度从0°到165°的大面积周期性纳米条纹。

将泵浦—探测技术的时间分辨能力引入到光学涡旋日冕仪成像系统中，从而在实现微弱相位型物体无背景成像的同时对其做时间分辨诊断。将该技术应用于飞秒激光激发的空气等离子体的诊断。实验结果表明，利用该技术可以清晰地观察到空气等离子体的生成过程，且实验结果与数值模拟结果符合较好。另外，还观测到空气等离子体的两个衰减过程，并对其进行了双指数拟合分析。其中，具有较快时间尺度（~65 ps）的过程主要由电子与正离子复合导致，具有较慢时间尺度（~810 ps）的衰减过程主要由自由电子在氧气分子上的附着所致。

We experimentally investigated the forward 353.8 nm radiation from plasma filaments in pure nitrogen gas pumped by intense circularly polarized 800 nm femtosecond laser pulses. This emission line corresponds to the B2Σu+(v′=4)?X2Σg+(v=3) transition of nitrogen ions. In the presence of an external seeding pulse, the 353.8 nm signal was amplified by 3 orders of magnitude. Thanks to the much enhanced intensity, we performed time-resolved measurement of the amplified 353.8 nm emission based on the sum-frequency generation technique. It was revealed that the built-up time and duration of these emissions are both inversely proportional to the gas pressure, while the radiation peak power grows up nearly quadratically with pressure, indicating that the 353.8 nm radiation is of the nature of superradiance.