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本文的主要内容是攻读博士学位期间的四项主要工作，包括使用飞秒时间分辨荧光亏蚀光谱和量子化学计算对有机分子激发态动力学进行研究，发展时间分辨光学克尔效应方法研究液相分子间动力学，以及参与搭建基于空心光纤的脉冲压缩装置。四部分的主要内容如下：
(1)研究了罗丹明700染料在两种室温离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-羟基乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的各向同性/各向异性荧光亏蚀动力学，结果揭示了离子液体中围绕荧光分子的局域高粘度微环境，而这种微环境是由于离子液体正负离子组分之间的强氢键作用形成的。相对于具有相同表观粘度的普通质子性溶剂，R-700分子在离子液体中表现出更加缓慢的溶剂化和转动动力学，在羟基功能化的离子液体中由于氢键的存在，这种溶剂化效应表现的更为显著。这种氢键诱导的局域粘度增强效应与TCSPC技术得到离子液体中的非指数长程转动动力学揭示的离子液体非均匀特性一致。进一步的密度泛函方法计算揭示了离子液体中可能存在的巨大氢键网络结构，R-700以非键合的游离形式存在于巨大的离子液体正负离子组分形成的氢键网络中。对不同组成和尺寸的氢键网络结合能的计算证明了离子液体(特别是羟基功能化离子液体)中的氢键网络稳定性远高于普通质子溶剂，这是这种高度稳定的氢键网络导致荧光分子周围的局域粘度增大，并导致实验中观察到相对缓慢的溶剂化和转动动力学。
(2)采用理论化学计算方法对一系列具有不同共轭长度和电子供体/受体取代模式的α，ω-二苯多烯(DPE)和二苯多炔(DPY)分子的电子吸收光谱和分子内电荷转移性质进行了研究。我们用TDDFT方法研究了取代DPE和DPY分子电子吸收光谱与共轭长度和取代模式的关系。在这些计算中我们使用了杂化GGA交换相关泛函PBE0，这种泛函是通过将电子光谱数据的计算值与文献报道的实验数据进行对比，在11种常用泛函中选择的。进而使用基于CIS的正则Mulliken-Hush(GMH)方法计算取代DPE和DPY分子的电荷耦合矩阵元HDA。计算结果表明DPE和DPY系列的HOMO-LUMO轨道能极差与饱和/不饱和键平均键长差均随着共轭的扩展而有规律地减小。从吸收光谱的有规律红移可以得到DPE和DPY的有效共轭长度顺序均为MM>MP/PM>PP，不同的有效共轭长度则反映了分子中不同的π-电子离域程度和共轭效率。进一步的GMH分析显示在DPE和DPY中电荷转移均以through-bond机制为主。而这两类分子的电荷耦合平方值随共轭延长表现出的不同规律可能和电子供体/受体与共轭链之间前线分子轨道的能级匹配程度不同有关。
(3)基于实验室原有的飞秒荧光亏蚀光谱装置发展了基于振荡级飞秒激光的时间分辨光学克尔效应技术，获得了具有良好信噪比的时域光学克尔效应信号；并基于Debye-Stokes-Einstein模型对时域信号进行了解析，获得了几种重要分子间过程(转动取向，碰撞，分子间libration振动过程)的动力学信息；进而使用傅里叶变换方法获得了低频分子间拉曼振动光谱。对甲酰胺，N-甲基甲酰胺，N，N-二甲基甲酰胺和乙腈四种液体的时域信号解析拟合结果与文献报道值符合良好，说明了实验方法和数据解析方法的可靠性。
(4)建立了基于空心光纤的宽带飞秒激光脉冲压缩技术。通过充入Ar气的空心光纤对800 nm飞秒脉冲的光谱展宽，再使用啁啾镜进行线性色散补偿，获得了光谱宽度300 nm左右，脉冲宽度7 fs左右的稳定输出。光谱展宽和压缩过程能量效率高，输出稳定，并具有较高的光斑质量，脉冲对比度理想和偏振保持性和纯净度，是非常理想的用于超快时间分辨光谱技术，特别是超快相干拉曼和受激拉曼光谱的宽带光源。