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。

Electronepositron pair production due to the decay of vacuum in ultrastrong laser fields is an interesting topic which is revived recently because of the rapid development of current laser technology. The theoretical and numerical research progress of this challenging topic is reviewed. Many new findings are presented by different approaches such as the worldline instantons, the S-matrix theory, the kinetic method by solving the quantum Vlasov equation or/and the real-time Dirac-Heisenberg-Wigner formalism, the computational quantum field theory by solving the Dirac equation and so on. In particular, the effects of electric field polarizations on pair production are unveiled with different patterns of created momentum spectra. The effects of polarizations on the number density of created particles and the nonperturbative signatures of multiphoton process are also presented. The competitive interplay between the multiphoton process and nonperturbation process plays a key role in these new findings. These newly discovered phenomena are valuable to deepen the understanding of pair production in complex fields and even have an implication to the study of strong-field ionization. More recent studies on the pair production in complex fields as well as beyond laser fields are briefly presented in the view point of perspective future.

近年来，超强、超短、超快自由电子激光新技术在世界得到前所未有的发展，已成为探索光与物质相互作用的全新工具。在原子分子领域，短波自由电子激光的应用主要体现在多光子非线性和超快电子原子分子的反应动力学及控制等领域。从简单He 原子到复杂化学生物分子、外壳层到内壳层、单光子到多光子、单脉冲到时间分辨的抽运探测、深紫外到硬X 射线，能量谱到有时间分辨的动量谱，实验取得了一系列重大突破，让人们在飞秒时间尺度和原子空间尺度下探索操纵量子规律成为可能。本文系统介绍了本领域的最新实验进展，通过几个代表性研究成果，展示短波自由电子激光在电子、原子、分子量子特性研究中的重要突破。

介绍了长波长光源的发展以及其在非线性光学以及强场物理方面的应用。长波长光源的产生以各种方式推动了强场和阿秒物理学的发展：在隧穿机制下光电离的研究，用于X射线成像的飞秒量级KeV辐射源的产生。考虑到这些前景，如何产生高能量、长波长以及周期量级的光源是一件非常有挑战性的工作。在过去几年，一直致力于产生和发展波长在2~3 μm、载波相位稳定，周期量级的强光源，其重复频率从几千赫兹到百千赫兹。重点介绍这些光源的发展，以及脉冲相关测量的方法。此外，以某一种光源作为例子来介绍其在多倍频超连续谱的产生，分子的电离动力学以及阿秒光源生产等方面的应用。

20世纪80年代中期发展起来的啁啾脉冲放大(CPA)技术与先进的高功率激光技术及优良的激光增益介质相结合把激光峰值输出功率提高了几个数量级,出现了输出拍瓦级(1015 W)皮秒(10-12 s)和飞秒(10-15 s) 脉冲的固体激光装置,聚焦峰值功率密度达到1020～1022 W/cm2。激光与物质相互作用的物理过程中,激光功率密度起主导作用,不同光强对应不同的物理学领域。如此高的激光功率密度能够在实验室中产生前所未有的极端物态条件,即超强电场、超强磁场和超高压强等,从而开创了崭新的强场物理领域,推动了相关学科的交叉融合,形成了多个前沿研究方向,如粒子加速、强辐射源、先进光源、阿秒物理、快点火聚变、超热物质、激光核物理、超快过程诊断、激光天体物理、非线性量子电动力学(QED)等,在材料科学、生命科学和医学等领域中也极具应用价值。