飞秒激光具有超短脉冲宽度（1fs=10-15s）、超高峰值功率的特点，飞秒激光与物质作用表现出的非线性和准热绝缘特性使其在微纳加工领域有着重要的应用。飞秒激光可以用于制备高性能微透镜阵列、纳米光栅、三维微通道、浸润性可控表面微结构等先进功能元器件，也可以用于制备复杂的三维集成系统，如微电子机械系统（MEMS）和片上实验室（Lab-on-chip）等。飞秒激光微纳加工中激光与物质突出的作用机制表现为光子-电子-声子的能量传输过程，其中的电子超快激发等动力学过程会对材料加工中微区能量传输、非线性光电离、超快相变等瞬态过程产生重要影响，因而对飞秒激光微纳加工机理研究具有非常重要的意义。本文针对飞秒激光作用金属和电介质材料中的电子激发动力学开展了论文的研究工作，深入探讨了飞秒激光作用金属材料的微尺度时空温度场的超快弛豫特性及其规律，研究了基于热电子发射的Au膜烧蚀阈值理论模型，探索了飞秒激光整形脉冲链诱导熔融硅材料表面周期纳米结构的电子动力学过程。论文的主要工作如下：　　针对飞秒激光与金属作用中的超快热弛豫过程，通过引入傅里叶热扩散机制，提出了一种时间序列热弛豫模型，通过该模型研究获得了飞秒激光单脉冲及整形脉冲与金属作用的跨时间尺度（飞秒~纳秒）的热弛豫特性及温度场时空进化特性，并获得了飞秒激光与多层金属介质作用的温度场弛豫特性。该研究对于澄清飞秒激光与金属作用的超快热弛豫机制，进而调控飞秒激光微纳加工中的超快加热过程具有重要意义。　　研究了飞秒激光激发Au膜表面热电子发射的超快动力学过程，获得了不同热弛豫机制下的热电子发射规律；在双温模型中引入了热电子发射表面能损失机制，提出了飞秒激光烧蚀金属膜阈值模型，获得了热电子发射对Au膜电声弛豫周期的影响规律，并成功预测出不同厚度Au膜的飞秒激光破坏阈值，该研究探明了热电子发射与Au膜烧蚀阈值之间的内在联系，为准确预测激光微加工阈值、优化微加工参数提供了理论支撑。　　通过引入非线性电离和表面等离子激元的瞬态作用机制，探索了激光与表面等离子激元干涉形成纳米周期结构的瞬态机制，在此基础上研究建立了飞秒激光整形脉冲链诱导及调控熔融硅表面纳米周期条纹的电子动力学模型，并应用该模型研究获得了纳米条纹周期与整形脉冲链参数之间的定量关系，为揭示飞秒激光作用下纳米周期结构的瞬态形成机制和精确调控纳米条纹周期提供了重要理论依据。