近年来随着超短脉冲激光及啁啾脉冲放大技术的发展，特别是飞秒激光技术的广泛应用，开辟了飞秒强激光与物质相互作用的研究领域。其中飞秒激光脉冲与透明材料的非线性相互作用存在许多新的物理现象和广阔的应用前景，在最近几年备受关注。本文介绍了作者在北京大学物理学院现代光学研究所攻读博士学位期间在飞秒激光脉冲与石英玻璃等透明介质相互作用方面的一些研究工作，主要是飞秒激光脉冲在石英玻璃等透明介质中诱导的等离子体的密度、寿命以及电子碰撞时间等性质，和紧聚焦的飞秒激光脉冲在石英玻璃体内不同深度的成丝情况。 本论文的具体内容如下： 1.用阴影成像法对飞秒激光在石英玻璃、钠钙玻璃、K9玻璃、KDP晶体等透明材料中传输时由非线性电离诱导出的电子等离子体进行探测。通过时间分辨的等离子体对探光的吸收测量研究了导带电子等离子体的寿命和弛豫特性。我们发现对于石英玻璃、石英晶体、KDP晶体，电子等离子体的寿命非常短，在百飞秒量级，这被认为是一个超快的自陷过程。而对于钠钙玻璃、K9玻璃等，电子等离子体的寿命则相对比较长，并且首先是一个几皮秒的导带内的电子能量弛豫过程，接着是一个百皮秒的电子-空穴复合过程。实验中我们使用的是比较纯净的石英晶体、石英玻璃和掺杂的K9玻璃、钠钙玻璃，我们认为掺杂的离子改变了电子能带结构，使百飞秒的自陷态不能形成。我们还讨论了飞秒激光在水中激发的等离子体的弛豫过程。 2.建立等离子体阴影成像法和干涉测量法相结合的实验系统，从实验上测量了飞秒激光在石英玻璃、水等材料中诱导的电子等离子体对探光引起的吸收和相位移动，并由此推算出电子碰撞时间(1-3fs)，同时测量了电子等离子体的密度在1019/cm3。电子碰撞时间是研究飞秒激光与透明介质相互作用的机理中重要的参数，以前一直缺乏这方面的测量，我们这是首次在多种材料中测量了电子碰撞时间。等离子体密度也是飞秒激光与透明介质相互作用，特别是电离机制研究中的重要参数，我们的实验结果给理论计算提供了可以参照的参数。 3.对紧聚焦条件下飞秒激光在石英玻璃体内不同深度的成丝进行了系统的实验研究。我们发现了成丝长度随着聚焦深度的增加而显著变长，在一定条件下等离子体丝的长度甚至可以达到50倍的瑞利范围。等离子体丝出现在几何焦点前自聚焦的位置，并向几何焦点后方(样品出射面方向)拉长，且几何焦点后的等离子体的长度比几何焦点前的长度要大得多。我们通过仔细研究成丝长度与聚焦深度以及聚焦透镜的数值孔径之间的关系，发现紧聚焦的光束在经过样品的入射面时因空气和样品的折射率失配引起的界面球差对等离子体丝向后的拉长起了重要的作用。同时我们也分析了自聚焦和群速度色散在我们实验中的影响。我们还证明了在非线性作用范围下这种界面球差仍然可以通过引入其它的球差来进行补偿，这对飞秒激光体内微制备中较好地控制球差的影响，得到理想的制备结构有一定的指导价值。