飞秒激光具有极为优良的时间和空间分辨特性、超高的光谱带宽以及极高的峰值功率，得到了广泛的研究与应用。其中，光学薄膜元件，特别是以介质膜为主要组成部分的色散补偿元件，是飞秒激光系统的关键组成部分之一，对飞秒激光系统性能的提升具有重要意义。然而，薄膜的损伤阈值一直是限制飞秒激光发展的主要原因之一，因此，研究飞秒激光诱导下色散补偿元件的损伤机理，探寻提升色散补偿元件的损伤能力具有重要科学意义和应用价值。　　本论文基于中心波长800nm、重复频率1kHz的Ti: sapphire飞秒激光系统，通过泵浦探测技术，针对超快激光系统中色散补偿元件，进行飞秒激光作用下介质膜的损伤动力学研究。基于波尔兹曼传输方程，对介质膜内部载流子运动过程进行分析，进一步深入了解了飞秒激光作用下色散补偿元件的损伤过程。取得了如下研究成果:　　1.基于泵浦探测技术，发展了飞秒激光损伤测试技术，在保证测量高精度的同时，能够对飞秒激光辐照下的介质膜进行实时无损探测。应用超高分辨的测试装置，得到了介质膜材料的归一化反射率随时间及波长的演变图像。　　2.利用飞秒激光泵浦探测实验，对Nb2O5/SiO2啁啾镜表面介质膜这一复杂混合膜系的飞秒激光损伤超快动力学进行研究。基于光致电离、碰撞电离、以及其他非线性作用过程对损伤行为进行分析，得出了实验中探测光反射率下降的主要原因是介电材料内的载流子吸收的结论。完善了由Keldysh光致电离模型，Drude碰撞电离模型，和跃迁过程中的电子衰减过程共同组成的理论模型，得到了该膜系损伤阈值与缺陷态电子吸收截面的依赖关系。　　3.利用泵浦探测技术，对多层介质光栅的表面高反射率膜层在飞秒激光辐照下的超快动力学进行了研究。观察到具有时间分辨特性的材料反射率变化情况，褥出了反射率下降主要是激光诱导产生的导带电子的吸收导致的结论。在759nm和785nm两个不同的波长，存在两个不同的吸收峰，对应于不同的弛豫时间。发现并解释了飞秒激光作用下，最初发生多光子电离的Ta2O5层并不是最先受到破坏的部分这一现象。