微纳结构中的超快光物理学过程研究不仅是对结构本身的重要表征和对其中光物理学规律的深刻揭示，也是微纳结构功能化及其在工程技术中应用的基础。获得具有特殊超 快光谱学响应特性的微纳结构在本质上就是实现了新型的超快光学器件。本论文以微纳尺度的光子结构和光学材料为研究对象，以超快光谱学研究为主要工具，在研究超快物理学过程的基础上，重点研究微纳结构在激光器件和超快光学开关中的应用。　　本论文研究工作主要包括以下几个方面:　　(1)将柔性聚合物薄片作为腔内可调谐器件应用于飞秒光学参量振荡器(OPO)输出光谱的展宽和调谐。发现了PDMS聚合物薄片在拉伸过程中产生的微区形变，利用干涉光刻方法记录并表征了微区形变的形状和尺度。进一步，以微区形变实现了同步泵浦飞秒光学参量振荡器的微区腔长调制。于是，不同微区形变和腔长调制对应OPO不同的振荡光谱，从而实现了OPO振荡和输出光谱的展宽。同时，PDMS拉伸过程中也导致了OPO腔长的整体变化，从而实现了输出光谱的调谐作用。　　(2)采用溶液法制备了一维波导耦合金属光子晶体结构。研究了波导耦合金属光子晶体结构的超快光学开关效应及其对光偏振态的依赖关系。并利用高温加热过程，使连续金纳米线断裂而形成断续线段结构。发现了其间隙处的耦合态等离激元效应。研究了耦合态等离激元对光的偏振态、间隙尺寸、泵浦光强等的依赖关系，验证了超短激光脉冲诱导的瞬态热效应及由此产生金纳米线段的形变和间隙尺度的调制是超快光学开关的主要物理机理。　　(3)实现了金属掺杂的半导体量子点材料在半导体泵浦固体激光器调Q中的应用。采用有机-金属化学方法制备了Cu2-xSe量子点材料，研究了其中的局域化等离激元效应。利用飞秒激光瞬态吸收光谱技术研究了此类等离激元的动力学过程，验证了其中的瞬态可饱和吸收特性。进一步，将Cu2-xSe量子点涂层作为可饱和吸收体应用于940nm半导体激光器泵浦的Yb3+∶YAG激光器的调Q，在1030nm处获得了平均功率为450mW，重复频率为62.5KHz，最窄脉冲宽度为6μs的调Q脉冲输出。