用动能为1360 keV的¹²⁹Xe^q+（q=17，20，23，25，27）高电荷态离子分别入射到金属Al和Ti固体靶表面，测量高电荷离子与表面相互作用过程中离子俘获表面电子完成中性化所形成的激发态Xe原子和低电离态Xe离子退激辐射的近红外光谱线（800~1700 nm），以及靶原子被离化激发、退激辐射的光谱线。实验结果表明：高电荷态离子入射金属表面的过程中，携带的势能在飞秒量级的时间内沉积到靶表面，使靶原子离化激发，较强的库仑势能可使靶原子形成高离化态和复杂的电子组态、退激辐射光谱线。随着入射离子的电荷态增加，测量谱线的强度增大，该变化趋势与入射离子的势能随电荷增加的变化趋势大体一致，说明经典过垒模型在近玻尔速度能区是成立的。

研究了里德伯原子系统采用直接解调法对微波调幅信号进行解调时的工作点与基带信号非线性失真之间的关系。首先，利用里德伯原子的电极化率理论表达式，得到在耦合光、探测光和微波的频率均为零失谐条件下，里德伯原子系统对微波调幅信号的解调模型；然后，计算探测光透射率对微波拉比频率的一阶导数和二阶导数，并利用二阶导数为0这一条件，得到里德伯原子汽室的非线性失真最小的点，即最佳线性工作点；最后，采用总谐波失真（THD）来分别研究里德伯原子汽室的静态工作点、基带信号的幅度与解调所引起的非线性失真之间的关系。仿真结果表明，对于里德伯原子¹³³Cs（采用能级6S_1/2、6P_3/2、47D_5/2、48P_3/2），当耦合光拉比频率为2π×2.7 MHz，并且调幅微波基带信号的电场强度幅值为1 mV/m时，工作在最佳线性工作点附近的原子汽室所引入的THD可低至-95.4984 dB。

原子玻色-爱因斯坦凝聚体的调制稳定性决定了凝聚体的超流属性，是超冷原子物理研究的重要内容。在由拉曼光形成的自旋轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体中，存在4种不同的零动量本征态，由于自旋轨道耦合的存在，其中两种态载有流，另两种态不载流。通过对它们进行调制稳定性分析，发现无论在什么参数空间，这4种态都是调制不稳定的，即自旋轨道耦合总是能够诱导出调制不稳定性。这些态的动力学演化揭示调制不稳定性能够产生复杂的图案。

运用经典系综方法研究了线偏振激光场和双色反旋圆偏振激光场中CO₂分子非序列双电离的产量。结果表明：在激光强度较高的区域，双色反旋圆偏振激光场下CO₂分子非序列双电离的产量高于线偏振激光场；在激光强度较低的区域，结果则刚好相反。这是因为当激光强度较低时，CO₂非序列双电离产量的主要影响因素是抑制势垒，当激光强度较高时，由于抑制势垒发生扭曲，其产量主要受激光场结构的影响。

在⁸⁷Sr空间光晶格钟原理样机上实验观测了原子碰撞对谱线激发率抑制以及对谱线的展宽，并观测到由非弹性碰撞导致的原子损耗。通过简单地将原子数从6000减小至2000，实现了线宽为1.9 Hz的钟跃迁谱线，并将空间光晶格钟原理样机的稳定度提升至1×10^-15（τ/s）^-0.5。相关实验结果对研究光晶格的多体相互作用对钟跃迁谱线的影响具有重要意义。

采用基于密度泛函理论体系下的第一性原理平面波超软赝势方法，研究了金红石相二氧化钛［TiO₂（110）］表面吸附氢气（H₂）的微观机制，计算了TiO₂表面的吸附能、态密度、电荷布局和光学性质的变化。结果表明：单碳（C）、单钼（Mo）以及C、Mo共掺杂的金红石相TiO₂（110）表面均容易吸附H₂，吸附方式属于化学吸附。掺杂后，禁带中形成的杂质能级可以诱导光生电子与空穴的分离，为电子在禁带中的跃迁提供“阶梯”，改善了TiO₂表面的光学性质，在可见光380~780 nm范围内C、Mo共掺，单Mo掺杂和单C掺杂材料的光学性能依次降低。C、Mo共掺时，TiO₂表面的吸收系数和反射率峰值较未掺杂时分别提高了约5倍和6倍。本工作加深了人们对TiO₂表面吸附H₂的微观机制的理解，利用掺杂方法改善了材料的光学性能，为TiO₂在H₂传感器中的应用提供了理论支持。

利用经典系综方法，研究了氮气（N₂）分子在周期量级双色反旋圆偏振激光场中的非序列双电离（NSDI），发现在确定的激光强度下，随着激光波长的增加，NSDI的产量明显减小，这是因为电子波包的扩散作用。研究发现NSDI电离机制受到激光波长的影响，随着激光波长的增大，碰撞激发电离越来越占主导，这与第一个电子的返回轨迹和返回能量有关。讨论了NSDI的电子动量分布，电子动量分布随激光波长有明显变化，激光波长越长，“旋转三瓣扇形”结构越明显。

报道了强激光脉冲电离氢原子诱导的蜘蛛状干涉光电子动量谱（PMD）的数值探究结果。标准的半经典回碰模型（SRM）虽然简化了电子行为，但是忽略了难以处理的库仑作用。与以往的数值修正不同，对电离过程的库仑作用进行解析近似处理，并将其引入到SRM中，成功构建了解析修正的SRM（AC-SRM）。运用该模型数值模拟计算了蜘蛛状PMD和库仑作用引起的干涉图样的系统性位移。用经典相位、含时薛定谔方程（TDSE）和电子轨迹等方法，对这种位移现象进行了定量分析和机理探究。结果发现，所提的经典相位方法对PMD中蜘蛛状干涉结构的库仑作用最敏感，对第一干涉极小值尤为突出。精确的TDSE数值结果也证实了由AC-SRM所得到的模拟结果的正确性。

在近红外波段强飞秒激光场中从实验上系统地研究了稀有气体原子［氙（Xe）和氩（Ar）］和双原子分子［具有不同分子结构对称性的氧气（O₂）和氮气（N₂）］在不同波长（800 nm、1250 nm和1500 nm）下的单电离和非顺序双电离（NSDI）。分析发现，与Xe、Ar和N₂相比，O₂的NSDI产率随光强变化的曲线中平坦区的斜率增加更明显，而所有气体平坦区的NSDI产率的波长标定律与半经典“三步”模型所预测的结果存在差异。进一步的研究发现O₂的NSDI产率和其对照原子Xe相比在所有波长下都被抑制了，且抑制程度随波长的增加而变得更明显；而N₂的NSDI产率在短波长（800 nm）下和Ar的基本一样，但在长波长下也被抑制。这些实验结果可用于完善分子NSDI的波长标定律和研究分子结构对其NSDI行为的影响，表明可以通过从宏观上调控波长来实现对涉及多电子关联效应的分子NSDI的超快控制。

通过数值求解单电子近似下的一维含时薛定谔方程，从理论上研究了受体掺杂半导体高次谐波的产生。结果表明，受体掺杂后第二平台的谐波效率比未掺杂时提高了约3~4个数量级。理论分析发现，掺杂改变了半导体的能带结构，使价带与第一导带以及第一导带与第二导带之间的带隙变窄，电子更容易隧穿到更高导带，使高导带的电子布居数增大，从而提高了第二平台的谐波效率。