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本文研究了飞秒激光诱导的等离子体及其对脉冲传输的影响。具体内容如下：
首先，利用数值求解光脉冲非线性传输方程的方法，我们研究了一个峰值功率低于自聚焦临界功率的飞秒脉冲在石英玻璃体内激发的等离子体的时空分布和脉冲本身的非线性传输过程。我们发现在传输过程中的一定距离范围内，等离子体的时空分布呈现出一个“管”状的结构。因为等离子体具有负的折射率，所以等离子体的这种分布对于光脉冲而言实际构成了一个会聚透镜。我们的这一发现改变了以前大家普遍认为的非线性传输过程中等离子体起到发散透镜作用的看法。我们发现虽然自聚焦效应在传输过程中的作用很小，但是这个低功率的飞秒脉冲却经历了一系列丰富的时空演变，并最终形成了时空域的一个“三层光锥”结构。分析发现，等离子体会聚透镜对于脉冲的时空演化具有决定性的作用。
然后，我们对上面发现的等离子体会聚透镜的普遍存在性进行了理论和实验研究。理论上我们发现只要入射脉冲的能量足够大，这种等离子体会聚透镜在各种聚焦条件下是普遍存在的。实验方面，我们第一次对飞秒脉冲非线性传输过程中等离子体的横向空间分布进行了观测。在钠钙玻璃和熔融石英玻璃中，我们观察到了等离子体横向的圆环结构，证实了我们理论预言的等离子体会聚透镜的存在。更为重要的是，我们发现在传输过程中等离子体横向结构还会呈现出中心亮点与圆环、以及双圆环等多种分布。这些实验结果使我们对超短脉冲非线性传输过程的理解更加深入。
其次，我们采用数值模拟的方法研究了等离子体和自聚焦作用下的飞秒脉冲非线性传输过程中的脉冲压缩现象。我们发现在等离子体散焦效应和自聚焦效应的作用下，光脉冲轴上强度经历了时域压缩、两个子脉冲形成、后沿子脉冲压缩等一系列的过程。但是，我们发现在上面所述的传输过程中空间积分的脉冲的总功率一直保持形状不变。这项研究表明在飞秒脉冲非线性传输过程中，在合适的位置通过选取脉冲中心部分可以获取更短脉冲，但是利用这种方法能量获取比率将小于脉冲压缩比率。
最后，我们对透明电介质体内超短激光引发光击穿过程中等离子体的作用进行了研究。在实验中我们发现，光击穿阈值在脉冲宽度从2ps下降到200fs左右的过程中会呈现出完全不同的趋势，这种变化趋势不仅与光击穿的定义方式有关，而且与聚焦激光脉冲进入介质体内的显微物镜的数值孔径有关。面对这些奇特的实验现象，我们利用非线性传输方程模拟了介质体内光击穿的过程。我们发现介质体内光击穿过程中等离子体的散焦作用对于光击穿阈值随脉宽的趋势具有决定性的影响。该项研究很好地解释了我们小组观察到的实验现象，为透明电介质体内飞秒激光微制备的研究提供了理论上的指导。