超短脉冲激光与材料的相互作用是一个动态交互的过程，高强度的皮秒及飞秒激光入射到这种复合结构的介质上时，会诱导产生强的三阶和高阶非线性效应，三阶非线性效应包括双光子吸收，自聚焦等。反过来，受到激光诱导的介质本身也会影响入射光束的传播特性，如束腰，脉宽，脉冲能量，峰值光强，相位分布，偏振态等会发生不同程度的变化。本文研究了由石英玻璃、空气隙和有机材料CS2组成的复合周期性层状结构的克尔介质体系模型。在此基础上，研究了多种复合结构的光克尔介质对入射超短脉冲激光的非线性调控。这种动态的非线性调控研究在光束或频谱整形，光限制，光耦合器件甚至是通信系统信号传输领域都有非常重大的理论和实际应用价值。本研究分为五个部分：　　 第一章是绪论，介绍了非线性光学发展状况以及周期性结构体系中非线性调控的主要物理机制。并且对论文中所研究的材料CS2和石英玻璃作了详细的介绍。　　 第二章研究了由石英玻璃、空气隙和CS2组成的复合周期性层状体系对入射高斯光束的调控。这一章我们首先给出了超短脉冲在介质中的传播方程，随后分别详细的研究了皮秒体系和飞秒体系下周期性层状结构对入射的高斯光束光斑和峰值光强的调控，提出了“Cuvette”模型。通过研究我们发现，连续的调整体系中CS2的厚度，可以实现对入射高斯光束光斑和峰值光强动态的、连续的调控。　　 第三章研究了这种周期性结构对不同偏振态入射的高斯光束的调控。在这一部分，我们首先研究了介质中的局域偏振态分布。随后我们将CS2的分子重取向效应和高光强下的自聚焦效应结合起来，利用CS2和石英玻璃组成的周期性层状结构，实现了对入射光束偏振态的连续调控。　　 第四章利用周期性层状克尔介质体系研究了调制不稳定性。在这一章，我们首先介绍了调制不稳定性的概念，随后在理论上分析了层状结构开启调制不稳定性的条件，并研究了飞秒情况下几种不同结构的体系发生调制不稳定性的条件。在第四小节我们针对其中一种结构研究了波长特性对开启调制不稳定性的影响。第五小节我们对基于实验参数的双光束干涉条纹在周期性层状结构体系中的传输进行了数值模拟。结果表明低光强和高光强下，调制不稳定性对条纹在周期性结构中的传输有显著的影响。　　 第五章是总结和展望。对前面的工作进行了总结，提出了本文的创新点及意义，对周期性层状结构平台提出了一些假设和实验上的可行性论证。