超短激光脉冲的出现为人们研究原子分子内电子的超快动力学过程提供了重要的技术手段。强激光诱导原子分子的光电离过程是光诱导物理过程的基石，也是目前强场物理领域的前沿热点之一。本文重点综述了双波长圆偏振光场中分子电离动力学的研究进展。首先，介绍了研究强场分子电离动力学的半经典模型，给出了电离电子波包的相位和振幅分布。然后，介绍了利用双波长圆偏振光场测量H₂分子和CO分子的电离动力学的研究，发现电离电子的振幅结构以及隧穿后电子受到的长程库仑势都会影响电子的动力学过程。此外，电子波包的相位结构也会包含在光电子的发射角中，这个初始相位编码了电子吸收光子而电离过程中的时域信息。最后，对新型阿秒钟在分子光电离过程中的应用进行了总结，并展望了未来复杂分子体系的应用前景。

光与物质的相互作用一直是科学的主旋律之一。随着超强超短激光技术的快速发展,如今人们可以研究单个原子的内部世界,并调控光与电子的相互作用,从而实现了对原子内电子的超快动力学过程的探索。强激光诱导的原子隧道电离是众多强场物理现象的基石,具有重要的研究意义,也是研究前沿的热点之一。综述了强场原子隧道电离的最新研究进展,基于隧道电离在自然坐标系(即抛物坐标系)中的非绝热隧穿理论,得到电子隧穿后的坐标分布和动量分布。介绍了电子在隧穿过程中获得的初始相位(即势垒下相位)的理论描述和实验测量方法。基于势垒下相位揭示出电子隧穿的量子动力学信息。综述了强激光场原子隧道电离过程中光电子自旋极化的研究进展,利用正交双色光场可以在时间和空间两个维度上精确地调控光电子的自旋自由度。最后进行了总结并展望了未来的研究前沿。

综述了强激光场作用下原子的光电离动力学最新进展,着重分析了非绝热隧道电离中的隧穿出口光电子动量分布,得到分子坐标系中隧道电子角分布,实现分子内层轨道成像;采用电场矢量同向旋转的双色(400 nm+800 nm)圆偏振激光实现双指针阿秒钟干涉技术,该技术可以测量光电子波包的相位和振幅;基于具有较大自旋-轨道耦合效应的原子(氙原子),通过圆偏振激光中的多光子电离过程,可产生具有高自旋极化度的光电子。最后对目前超快强场物理的研究前景和发展趋势进行简单的介绍。

对超强飞秒激光在空气中传输形成等离子体通道进行了系统研究。空气中长等离子体通道的形成主要是由于光学克尔自聚焦效应，等离子体散焦作用和光束衍射之间达到了动态平衡，使超强飞秒激光脉冲在空气中形成数百米长甚至千米量级长度的等离子体通道。我们发展了通道的四种主要诊断方法：声学诊断、荧光探测、电阻率测量和横截面成像方法，这几种方法各有优势，可以互为补充．研究了通道同时伴随的三次谐波辐射，三次谐波具有与基频激光相似的变化规律。从应用角度出发，我们对通道内细丝进行了优化控制，对通道寿命的延长进行了研究，使通道寿命达到了微秒量级。改变激光脉冲的初始啁啾，得到了更远距离处的稳定成丝分布，和最优化的超连续光谱产生，此外，还介绍了激光诱导高压放电的应用研究。

研发的超快电子衍射系统由超快电子枪、样品室、超快读出系统、电源系统，以及真空系统等组成，该超快电子衍射系统具有较高的时间分辩能力和较强的探测能力．光电阴极是蒸镀于MgFB₂窗上的35nm的银膜，该阴极对266nm的紫外光比较敏感，有较高的量子效率，又具有很好的化学稳定性．用短磁聚焦系统来实现对光电子的聚焦，有两对偏转板，其中的一对在测量时间脉宽时用作扫描板．用双MCP探测器来增强电子图像的强度，其增益在10⁴以上，具有单电子探测能力．系统的总时间脉宽设计为358fs．