飞秒强激光在介质中的传输有独特的现象，蕴涵着新的物理机制和广阔的应用前景。我们将在前人和自己前些年的研究基础上，深入研究飞秒激光在大气中产生超长等离子体通道的机理，拓展其物理性质的诊断方法；探索延长激光等离子体通道寿命的方法；研究强飞秒激光对分子取向的影响，研究取向的气体分子对强激光传输的影响及机制，并利用取向分子实现强飞秒激光的脉冲压缩；在固体电介质中实现飞秒激光传输时成丝的人为控制，实现飞秒激光导致的折射率调制微结构的空间分布的可控加工，设计制备光子学微器件，提高耦合效率，在此基础上实现不同微光学元件的集成。

本项目针对飞秒激光的非线性传输领域中的若干具有重要应用前景的前沿基础物理问题和关键技术开展了实验和理论研究，具体包括取向的气体分子对强激光传输的影响及机制，利用取向分子实现强飞秒激光脉冲的压缩和频率调谐，飞秒激光在大气中产生超长等离子体通道的机理，等离子体通道寿命的延长以及紧聚焦飞秒激光击穿空气的过程, 飞秒激光微加工等。提出了可调谐周期量级飞秒激光产生新方法;揭示了飞秒激光自由传输时的成丝的机制以及光丝与能量背景之间的能量交换机制，首次利用大气湍流模型成功解释了长距离传输的飞秒激光细丝的展宽现象，率先在实验上观测到了400nm的飞秒激光产生的百米量级长度的光丝, 首次通过实验发现了紧聚焦飞秒激光在空气中的强度钳制效应并对激光击穿空气产生的等离子体密度进行了测量;揭示了超连续白光退偏振的机理; 发现多种非线性过程共同作用时其中的能量转移过程等。