光与物质相互作用是光物理学的一个重要研究领域。研究超短脉冲激光与透明介质的相互作用，对于认识飞秒激光作用下材料的烧蚀机理、促进飞秒激光微加工应用等方面具有重要意义。本文主要以飞秒激光为辐照源，较系统地研究了800nm飞秒激光作用下石英玻璃、氧化铝及氟化锂等透明介质的破坏阈值和烧蚀规律。利用光学参量放大(OPA)激光系统研究了透明材料的烧蚀阈值对波长的依赖关系。同时，成功地建立了泵浦-探针超快实验探测平台，研究了透明介质烧蚀过程中电子激发、等离子体的演化、材料烧蚀等超快动力学过程，讨论了材料烧蚀的物理机制。另外，还发展了雪崩击穿的物理模型，利用该物理模型对实验结果作出了合理的解释。 本论文取得了创新性的研究成果，归纳如下：1.首先，本文研究了800nm和400nm飞秒激光作用下材料的烧蚀规律，发现烧蚀深度与激光强度近似成对数关系，烧蚀体积随激光强度线性增加；同时发现短波长的激光可以提高晶体材料微加工的质量。其次，本文实验研究了800nm飞秒激光作用下石英玻璃、Al2O3和LiF晶体的破坏阈值与激光脉宽的依赖关系。实验证实在超短脉冲范围内，即τ＜1ps，材料的烧蚀阈值随脉宽的减小而降低。实验结果表明，飞秒激光作用下，电子激发仍然以碰撞电离为主，光致电离为碰撞电离提供了种子源。在理论方面，本文发展了雪崩击穿模型。将量子方法与经典近似相结合，研究了导带电子的光吸收，根据double-flux模型和KeldyshⅠ理论分别计算了雪崩速率和光致电离速率。数值计算了材料中导带电子数密度的演化。考虑了导带电子的扩散，研究了材料中电子密度、激光能量沉积密度的分布，成功解释了材料的破坏阈值与脉冲宽度的依赖关系，烧蚀深度、烧蚀体积与激光强度的依赖关系。 2.利用光学参量放大(OPA)激光系统，获得了从紫外到中红外波段(260nm-2000nm)，透明材料的烧蚀阈值随波长变化的依赖关系。实验表明，当激光波长小于800nm，材料的烧蚀阈值随波长的减小而降低；当激光波长在1000nm到2000nm范围内，材料的烧蚀阈值变化不大。利用单导带模型较好地解释了长波长的实验结果；对于短波长的实验结果，在考虑导带的子能带间跃迁引起的导带电子的光吸收后，实验与理论结果符合得较好。 3.采用长脉宽激光激发，短脉宽激光探测的泵浦-探测技术，详细地研究了材料烧蚀过程中电子的激发过程。实验结果表明，透明材料反射率的上升主要与两个过程密切相关，一是在泵浦激光脉冲作用时间内导电电子数密度的快速增加，二是激光脉冲过后的超快非热相变过程。利用矩阵光学与强场激光作用下介质的介电常数、折射率及消光系数与自由载流子密度的依赖关系，在本文建立的破坏物理模型基础上，对实验结果进行了数值模拟计算，两者吻合的较好，证明该物理模型是有效的。 4.对飞秒激光作用下材料烧蚀过程中反射率时间演化曲线的实验结果分析表明：随着激光脉冲到达材料的表面，材料的导带电子数密度迅速上升，并形成稠密等离子体，从而引起材料的破坏。材料破坏是由超快熔化和微爆炸两种机制共同作用的结果，对于强电-声耦合作用材料，超快熔化的破坏机制在烧蚀过程中起主导作用；而对于弱电-声耦合材料，微爆炸机制则能够对材料的烧蚀过程做出较好的解释。