通过光折变效应形成的折射率光栅或者直接在介质中利用超短脉冲制备的光波导可以实现数据的全息存储。全息存储技术由于其高密度的数据存储以及超快的读/写时间引起了研究者们的极大关注。一方面，铌酸锂晶体(LiNbO3)由于具有较大的电一光，声一光以及非线性光学等光学系数而成为了一种重要的光折变和光波导材料。另一方面，超短飞秒脉冲对这些相关的技术应用有着重要的作用：第一，由于其超短的脉冲持续时间，飞秒脉冲提供了一种测量介质材料中的超快载流子弛豫过程的手段；第二，对飞秒脉冲与介质材料的非线性相互作用过程相关理论知识的了解又可以大大改善材料的微制备过程。因此，在攻读硕士学位期间，本人主要对超短飞秒脉冲与铌酸锂晶体的非线性相互作用作了相关实验研究。实验内容包括铌酸锂晶体中非平衡载流子的超快弛豫过程，频率转换以及成丝传输三个方面。 ⑴利用pump-probe成像探测技术研究了铌酸锂晶体(非掺杂以及掺Mg)中飞秒脉冲(130fS，800nm)诱导的高浓度电子等离子体的弛豫行为。通过测量电子等离子体的吸收随时间的衰减关系，我们探测到了晶体中各向异性的超快的载流子弛豫行为。实验结果显示：在e光的激发下，在100ps时间尺度内，导带热电子主要通过与价带空穴的直接复合过程而回到基态；而在o光激发下，除了观察到较慢的带间电子-空穴复合过程外，还发现了更快的衰减时间约10ps的能量弛豫过程。这种各向异性的能量弛豫过程表明了光激发喇曼声子对载流子能量弛豫速率的影响。这些超快的电子传输过程对铌酸锂品体光学性质的理解以及器件的微制备方面的应用有重要意义。 ⑵研究了晶体各向异性对脉冲频谱展宽的影响。实验结果显示，在e光条件下，观察到810nm到405nm的倍频转换过程；自相位调制导致的频谱展宽很小。而在o光条件下，光谱展宽现象较明显，同时我们观察到了由于光谱展宽而导致的红外光谱成分的倍频转换过程，其倍频波长可已通过改变入射光与晶体光轴的夹角而在518nm-600nm范围内可调谐，其脉宽约500fs，从而提供了一种利用近红外飞秒脉冲产生绿-黄-橙光范围内的飞秒光源的一种简单而有效的方法。 ⑶利用CCD成像的方法，我们研究了脉冲聚焦条件，脉冲功率以及脉冲偏振对飞秒脉冲在铌酸锂晶体中的成丝传输过程的影响。我们发现沿晶体c轴传输时，成丝结构受入射光偏振的调制，即脉冲偏振每改变45°时，成丝就出现一种新的结构，一共有四种结构出现。虽然目前产生该现象的物理机制还不是很清楚，但这种光偏振对脉冲传输行为的影响可能在材料微制备过程中需要考虑。