飞秒激光脉冲具有超高的峰值功率和超短的脉冲宽度，因此与材料相互作用时具有低损伤阈值、低热效应、高加工精度的特点，能够真正意义上实现在透明材料内部直写三维立体微结构，如在透明材料内部制作光波导、三维微通道、微光栅和光子晶体等光功能器件。正是由于上述技术利用了飞秒激光与材料相互作用时的非线性作用，使得对非线性传输的理论研究也提出了高要求，需要理论研究能够对该领域内新的实验发现作出合理的诠释。本文在该领域开展了一些研究工作，主要是飞秒激光在石英玻璃为代表的透明材料内部的非线性传输过程的研究。具体内容如下：首先本文介绍了飞秒激光与石英玻璃这类透明固体材料相互作用的普遍机制，然后介绍了飞秒激光在该类介质中非线性传输的研究进展，研究了飞秒激光在石英玻璃中的非线性传输过程，介绍了数值模拟使用的广义非线性薛定谔方程。该方程包括了大多数目前已知的非线性效应，如克尔效应和克尔拉曼延时效应、群速度色散、等离子体散焦和逆韧致吸收、光致电离吸收等。借助此方程本文数值模拟了不同的实验参数对于传输结果的影响，具体有激光的单脉冲能量、激光的脉冲宽度和样品表面以下的聚焦深度这几个方面。本文随后研究了对非线性传输过程影响很大的等离子体中的自由电子动量弛豫时间，因为在其他研究小组的研究中这个参数的取值差异较大，但是经过研究之后发现它在数值模拟中的影响比较大。在实验上，本文使用紧聚焦的飞秒脉冲辐照石英玻璃内部一段深度，造成的损伤面先经过抛光，在经氢氟酸腐蚀，最后使用扫描电子显微镜观察飞秒激光造成的材料损伤。在理论上，本文使用（3+1）维的广义非线性薛定谔方程来模拟了紧聚焦的飞秒脉冲在石英玻璃内部传输的过程，得到了传播过程中的等离子体密度分布、能流分布、峰值强度分布，通过理论计算结合实验对比给出电子动量弛豫时间的合理取值，并对电子动量弛豫时间对于雪崩电离、逆韧致吸收、等离子体散焦等效应的影响做了一些研究。开展飞秒激光脉冲辐照透明材料内部的非线性传输过程的研究，有助于探索材料微结构变化的机理，对于理解和掌握各类非线性效应的特性有所帮助，对利用飞秒激光诱导功能性微光学结构提供了理论指导。