当入射激光光强不大时，激光在非线性传输过程中将不会导致物质的相关特性发生明显的改变；当激光强度达到一定的量级时，激光在非线性传输过程中将会导致物质的相关状态发生改变（例如等离子通道的产生），物质状态的改变这时将会反过来影响激光的相关特性。基于泵浦探测技术来分析检测激光脉冲传输过程中不同时刻的激光特性，并发展出光束的实时时空控制技术，对高功率超快激光和激光材料方面的发展和应用具有很大的实际意义。本文详细研究了强非线性作用下超短脉冲激光的检测与控制相关问题，获得如下主要成果：　　第一，利用泵浦探测技术研究了超短激光脉冲非线性传输过程中光束不同空间位置的时空演化规律，并在此基础上提出了一种改进型的超短脉冲激光不同空间位置的时空测量的方法。　　首先，对光束非线性传输时在小尺度自聚焦过程中光束的空间演变规律进行了测量。研究结果表明，随着输入功率的增大，在光束不同的空间位置（特别是空间调制峰以及空间调制谷位置）出现了不同的增长趋势，空间强度增长的不一致导致了其时间脉宽出现不同的变化趋势。在时空耦合效应的作用下，调制峰位置空间强度的增长将会导致其脉宽压缩；由于调制谷位置的空间对比度随着输入功率的增大出现下降，这导致了其脉宽被扩展。通过此方案虽然获得了脉冲激光的时空演化规律，但是测量精度有待提高。其次，通过使用柱透镜来替换原实验方案中的狭缝来改进了实验装置，这彻底解决了使用狭缝带来的旁瓣的问题并提高了测量精度。同时应用此改进型方法测量了脉冲激光不同空间位置的脉宽，以及小尺度自聚焦过程中光束空间强度最快增长区的时间演变，研究结果表明，光束中心位置的脉宽会小于其边缘位置的脉宽，空间强度最快增长区的脉宽随着功率的增大出现了压缩，此改进型方法可以便利且有效地用来对超短脉冲进行实时监控及评价。　　第二，实现了长寿命可控形状激光等离子体通道的产生，并基于此长寿命等离子体通道实现了空间光调制。　　当超短脉冲激光在克尔介质中传输时，随着输入功率的增大将电离产生等离子体通道。我们实验观测到了由飞秒脉冲在二硫化碳中传输时诱导产生的一个长寿命等离子体通道，这个等离子通道能稳定存在；通过测量探测光束横向通过等离子体通道时产生的暗斑的形状变化，得到了等离子通道的长度为15 mm；通过测量探测光束共线通过等离子体通道时形成环形光束的中心光强，得到了等离子体通道的寿命高达400 us。实验结果表明，改变泵浦光束的空间强度分布可以便利地控制形成的等离子体通道的形状，基于该实验系统可以对它的形状变化进行动态监控。另外，基于泵浦光束在 CS2中诱导产生的等离子体通道，实验展示了等离子体通道对探测光束空间光调制的实现。实验结果表明，可以通过调节平移镜以及改变泵浦光束的空间强度分布来控制探测光束被调制的方向和被调制的形状，也可以通过改变泵浦光束的功率来便利地改变调制深度。　　第三，提出了一种基于渐变折射率等离子体透镜效应来产生环形光束的新方法，并首次发现了拓扑绝缘体Sb2Te3可以更加有利于环形光束的产生。　　环形光束可以用于光学镊子、定向冷却原子、超荧光显微镜等。当激光脉冲在非线性介质中传输时，具有高斯型强度轮廓的泵浦光束电离产生的等离子体通道的电子密度分布也将服从高斯分布。等离子体通道中折射率分布也满足高斯分布，由于折射率在等离子体通道的中心与其边缘之间存在一渐变的差异，类似于光束通过一个渐变折射率发散透镜，当探测光束在等离子体通道边缘传输时，探测光束将发生偏转，这将导致环形光束的形成。实验结果表明，基于此方法产生的环形光束具有良好的空间传输性能，通过调节飞秒脉冲的功率可以轻易地控制环形光束的暗斑大小。同时也对形成环形光束的过程进行了理论验证，分析了等离子体通道的轴向电子密度、等离子体宽度及传输距离对产生环形光束的影响。另外，通过溶剂热法制备了具有良好形态学的拓扑绝缘体 Sb2Te3纳米片，并在Sb2Te3分散液中生成了环形光束。对于用渐变折射率等离子体透镜法产生环形光束而言，由于Sb2Te3具有极大的光学非线性以及拥有独特的表面态特性，导致它更加适合用来产生环形光束。实验结果表明，在Sb2Te3分散液中生成的环形光束具有优异的传输性能；生成一个相同大小的环形光束，在高浓度分散液中所需泵浦光束的功率小于在低浓度分散液中所需的功率；环形光束在自由空间传输时的发散角会随着分散液浓度的增加而变大。