由于其超短的脉冲持续时间和超强的峰值功率， 飞秒激光几乎可以对任何材料进行微纳米精度的高质量加工和制备，从根本上 解决了传统长脉冲激光加工所带来的热熔化效应对基底材料带来的损伤问题。 当调整入射飞秒激光通量位于材料损伤阈值附近时，经过一定数目的飞秒激光 脉冲辐照之后，材料表面会自组织形成一种奇特的微结构，其特征尺寸通常在 亚波长甚至纳米量级。目前，这些表面微纳结构在物理、化学、生物、材料等 领域得到了广泛的应用，但其形成的物理机制、动态特性以及对材料性能的改 变等依然是悬而未决的重要科学问题，对其深入研究将有助于进一步揭示激光 与物质相互作用的物理本质。本文主要针对近红外飞秒激光脉冲（800 nm、50 fs、1kHz）在钛基合金 材料表面诱导形成多种微纳结构及其对材料性能的改变，在实验和理论两方面 进行了系统、深入和创新的研究。另外，我们通过建立具有超高时间分辨能力 的泵浦-探测和全息成像实验装置，研究了飞秒激光照射不同金属后，材料表面 光学性质的超快响应过程及其物理机制。