铁电材料是一种功能材料,其具有的优异电学和光学性能孕育出了它广阔的应用前景。电畴翻转是铁电材料显示宏观非线性本构行为的微观物理机制,铁电畴的取向直接决定着铁电材料的物理性质和应用方向,而电畴翻转后不同取向铁电畴体积分数的变化则直接与铁电材料及其器件的效率和稳定性挂钩。因此,确定铁电材料的畴取向及其体积分数（分布特性）对铁电器件工程至关重要。多铁性材料作为一种特殊的铁电材料,除具有铁电性外,还兼具有铁磁性等其他铁性序参量,上述铁性序参量之间的磁电耦合效应为高性能电子器件的设计提供了新的自由度。电磁振子作为多铁性材料一类新的元激发,被认为是多铁性材料动态磁电耦合效应的特有产物,其通常指的是磁振子中包含有铁电序参量的涨落。电磁振子蕴含着丰富而有趣的物理现象,厘清其物理特性及产生机制,对追溯多铁性材料动态磁电耦合效应的起源具有重要意义。飞秒激光因具有脉冲超短、峰值功率及电场强度高和光谱较宽等优点,是近年来激光科学发展起来的最强有力的新工具之一。飞秒激光探测技术作为一种全光学探测方法,更具有非接触、非破坏、效率和灵敏度极高等优点,可直接用于研究材料的物理性能及微观机制。基于此,本论文将从建立铁电畴分布特性和动态磁电耦合效应的飞秒激光探测方法入手,以实现上述材料特性的表征来展开,主要研究内容和结果如下:（1）以测量铁电材料的畴分布特性为研究目的,基于光学二次谐波与材料对称性的强关联性和飞秒激光的独特优势,通过探测飞秒激光作用下铁电薄膜产生的光学二次谐波,构造了铁电畴分布特性的方位角-入射光偏振依赖光学二次谐波探测系统,并构建了相关的理论分析模型,结合理论模拟和实验研究结果,建立了铁电畴分布特性的飞秒激光探测方法。（2）以菱方相71°和109°畴壁BiFeO3（BFO）及四方相Pb（Zr0.2Ti0.8）O3、BaTiO3（BTO）和BFO等典型铁电薄膜为例,利用上述方法,研究了铁电薄膜相结构、畴结构、面内畴和面外畴数量对方位角-入射光偏振依赖光学二次谐波信号的影响,并建立了铁电薄膜畴分布特性与光学二次谐波的关系;将上述测得的光学二次谐波信号与构建的相关理论模型进行拟合分析,确定了铁电薄膜的畴分布特性,并得到了其具体的畴分布体积分数数值;该畴分布特性结果与压电力显微镜照片相吻合,确定了光学二次谐波系统测试结果的可靠性,从而实现了铁电薄膜畴分布特性的光学二次谐波测量。（3）以不同斜切角度miscut基底上生长的BTO薄膜为例,建立了 BTO薄膜二阶非线性光学系数与光学二次谐波信号之间的关系,研究了斜切基底应力对BTO薄膜二阶非线性光学系数的影响。研究发现,不同的基底斜切角度会带来不同的应力状态,从而对BTO薄膜的二阶非线性光学系数产生不同的影响,由此,通过不同斜切角度的miscut基底,可实现BTO铁电薄膜二阶非线性光学系数的应力调控。（4）基于太赫兹时域光谱系统,建立了针对多铁性纳米粉体材料动态磁电耦合效应（电磁振子）的飞秒激光探测方法。以Nd掺杂的BFO（BNFO）纳米粉体为例,研究了 BNFO纳米粉体电磁振子的物理特性及产生机制,并分析了掺杂诱导的相变对BNFO纳米粉体电磁振子特性的影响。通过表征BNFO纳米粉体的铁磁性和拉曼等其他性能,确定了 Nd掺杂带来的BFO纳米粉体的结构和性能变化,进一步探讨了掺杂对BNFO纳米粉体电磁振子特性的影响,最终实现了 BFO纳米粉体电磁振子特性的相变调控研究。