稀土离子具有卓越的荧光特性,发光稳定性好,同时稀土离子发光具有较高的发光效率和较窄的光谱谱线等优点,因此被广泛应用在激光光源、光纤通讯、医学成像、生物标签等领域。此外,稀土离子的价态转化在三维光学数据存储和光学仪器的制造方面应用前景非常不错。飞秒超快激光具有峰值功率高、持续时间短、光谱范围宽等特点,在稀土离子的发光和价态转换操控方面具有独特的优势。本论文围绕飞秒激光场下掺杂稀土离子的上转换发光调控和价态转换展开研究,主要研究内容如下:（1）我们基于自适应反馈飞秒脉冲整形技术,通过对中心波长为800nm的飞秒激光脉冲进行光谱相位调制,在NaYF₄玻璃基底中实现了掺杂Sm³⁺上转换发光的优化控制。研究结果表明,在适当的光谱相位调制下,Sm³⁺上转换发光既可以被优化增强,也可以被优化抑制。我们提出了一个共振中介三光子吸收激发模型,很好的解释了观察到的实验现象。（2）我们利用聚焦的中心波长800nm的飞秒激光脉冲照射0.5EuF₃-52ZrF₄-20BaF₂-4.5LaF₃-3AlF₃-20NaF玻璃样品,研究Eu³⁺到Eu²⁺离子的光致价态转换,并利用三倍频266nm的探测光对激光照射前后的样品进行光谱探测,证实了Eu³⁺到Eu²⁺光致还原反应的发生。