随着非线性光学的发展，弱光非线性光学逐渐地细分出来。它是指在入射光电场小于原子的束缚内电场的情况下产生的非线性光学效应。在光存储、信息处理、信息传输等各个方面，弱光非线性光学效应都得到了广泛的应用。随着研究的深入，弱光非线性光学必将成为新一代光子学器件的重要物理基础之一。 弱光非线性光学一般可以分为稳态和瞬态两大类。对比于稳态情况的普遍研究，瞬态弱光非线性光学的研究目前还处于起步阶段。因为要了解一个事物，必须了解其产生和发展的过程。而这些只有通过对瞬态的研究才能够取得。所以，瞬态弱光非线性光学成为了必须的研究课题。 本论文在介绍作者在稳态弱光非线性光学方面发现的一些新效应和新现象的物理机理及其应用的同时，努力将对弱光非线性光学的研究推进到瞬态领域。 在第一章中，我们主要辨析了弱光非线性光学的概念，介绍了它目前的发展状况，指出了它发展的重要方向，并且说明了作者努力将对弱光非线性光学的研究从稳态推进到瞬态的重要意义。因为弱光非线性光学的研究总是和光电材料紧密联系在一起的，所以我们还介绍了本论文所使用的主要光电材料一铌酸锂晶体的基本情况。同时我们也强调了本论文并不以探测材料的性质为重点，而是更加关注各种新效应和新现象背后的物理意义及其应用前景。 在第二、三章中，我们主要介绍了在稳态弱光非线性光学的研究中，取得的一些结果。在第二章中，我们介绍了首次观察到的铌酸锂晶体背向散射的阈值效应，并且利用这种效应在晶体中写入了微区光栅。利用这种微区光栅的存储特性，我们提出了一种全新的类点式三维全息光存储方式。在第三章中，我们抓住了在铌酸锂晶体背向散射的研究中发现的特异散射现象，成功地将背向散射转化成为入射光的位相共轭光。并且，我们还发现，这种全新的共轭光在晶体中写入了光波导。我们讨论了散射光与共轭光之间相互转化的原因，发现了相干背向散射效应在其中发挥了重要的作用。我们还讨论了这种位相共轭光和光波导联合作用的应用前景。 在第四、五、六章中，我们介绍了在瞬态弱光非线性光学的研究中，取得的一些结果。第四章介绍了铌酸锂晶体的飞秒扇形光散射的情况。我们研究了晶体的不同掺杂和氧化处理、入射光波长以及激光重复频率对于扇形光散射的影响。我们提出了小极化子自开启的概念来解释这个过程，并且讨论了其在双色光存储中的应用。第五章介绍了铌酸锂晶体中的飞秒波耦合情况。通过二波耦合，利用我们发现的小极化子自开启过程，我们成功地在晶体中写入了非泵浦自开启、非挥发、无失配、无散射的光折变光栅。通过四波混频过程，我们探索了铌酸锂在飞秒和皮秒量级可能存在的超快过程。在第六章中，我们主要介绍了目前的一些工作。其中包括飞秒白光泵浦探测和超快成像。我们通过飞秒白光泵浦探测技术，在高掺镁近化学配比的铌酸锂中发现了新的超快过程。我们尤其强调了超快成像系统作为二维超快探测对于瞬态弱光非线性光学研究的重要意义。