飞秒激光因具有超短脉冲与超强的峰值功率，在与材料相互作用时，能够产生超高压、超高温的极端环境，在这种极端环境下，材料会形成一些独特的结构变化。飞秒激光在透明介质内部可以实现高精度的空间选择性诱导各种光功能微结构，在三维集成光子器件领域显示了强大的应用潜力。本文就利用两种重频类型飞秒激光在玻璃和晶体材料中诱导光子学功能微结构展开研究。研究的内容主要包括飞秒激光诱导碲半导体纳米颗粒与钽酸锂倍频晶体，飞秒激光刻写光波导等方面，本文主要的研究成果和结论主要分为以下三个部分：1、在碲酸盐玻璃内部利用低重频1kHz飞秒激光照射诱导析出碲纳米颗粒。对碲纳米颗粒的形貌、尺寸进行了表征。研究了碲酸盐玻璃诱导析出碲纳米颗粒后的光学性能，并演示了其在微纳光栅领域的应用。对低重频飞秒激光诱导析出碲纳米颗粒的机理进行了探索，认为是碲酸盐玻璃网络结构中Te-O键容易断裂，在飞秒激光外场诱导的高温高压环境下，元素发生不同程度迁移并富集导致碲纳米颗粒析出。碲纳米颗粒具有高的三阶非线性，在玻璃内部诱导碲纳米颗粒，可以改善玻璃的非线性光学性能，有利于其在集成光子器件如光波导、光开关、微纳光栅中的应用。2、利用高重频500kHz飞秒激光辐照钽酸盐玻璃诱导析出钽酸锂倍频晶体。诱导析出的晶体展现了十分优异的光学倍频性能。我们对玻璃在不同辐照功率和不同辐照时间下的结构变化以及倍频晶体发光强度进行了探究。利用拉曼峰强成像技术，对析出的钽酸锂倍频晶体分布进行了表征，并对飞秒激光诱导晶体析出的机理进行了解释。观察到飞秒激光诱导玻璃产生的双折射现象，利用拉曼峰位成像对应力的分布进行了表征，并对双折射的机理做了初步解释。飞秒激光诱导析出的钽酸锂倍频晶体，可以三维集成于透明玻璃内部，在制备新型集成光学器件方面有很大应用价值。3、利用低重频1kHz飞秒激光在磷酸盐玻璃和钆镓石榴石晶体内部写入光波导。探讨了辐照激光能量参数对波导近场模式分布的影响，分析认为辐照激光能量过大，波导损伤严重，较多的缺陷微裂纹降低光波导性能；辐照激光能量过小，不能有效形成波导结构，光无法限制在波导传播。利用拉曼光谱成像，对飞秒激光诱导玻璃和晶体折射率变化的机理进行了解释。分析认为玻璃内激光诱导折射率变化主要是由残余应力引起。晶体内部激光诱导折射率变化主要是由晶体无定形化和应力引起。飞秒激光在透明介质内部空间选择性的诱导微结构涉及多个学科的交叉融合，具有广泛的应用背景和巨大的应用潜力。开展这方面研究一方面可以发现极端条件下新的物理化学现象促进基础学科的进一步发展，另一方面探究新的光功能微结构，推动集成光子器件发展，实现光通信技术的进步与变革。