利用量子S-矩阵理论, 研究了光电子末动量沿着强激光场的极化方向, 以及与场方向存在一定夹角时, He原子高阶阈上电离光电子能谱的类共振增强结构。研究发现: 光电子末动量不论是沿着场的极化方向还是与场的极化方向存在一定夹角时, 均会出现类共振增强结构, 且该结构出现的光强满足通道关闭(channel closing, CC)条件, 从而证实了空间类共振增强结构的通道关闭机制。同时, 结果表明在光强一定时, 随着光电子出射角度的不断增加, 类共振增强结构会逐渐向低能量方向移动; 而当光电子出射角度不变时, 随着光强的不断增加, 类共振增强和抑制现象会交替出现在光电子能谱中, 造成这些现象的可能原因是返回次数不同的量子轨道之间的相干叠加。进一步分析发现, 在光电子末动量与场的极化方向存在一定夹角时, 也会出现类似于沿着场方向的type-i和type-ii两种类共振增强结构。

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。

飞秒激光聚焦在空气中能够产生高能量超宽带的太赫兹辐射，这种强场太赫兹辐射在物态操控、太赫兹通信、生物医学成像等领域具有重要的应用价值。采用双色乃至多色激光场是提高气体等离子体中太赫兹辐射强度的关键路径之一。本文回顾了多色场驱动空气等离子体太赫兹辐射源的发展历程，按照单色场、双色场到三色场的发展脉络，从实验方案、理论原理、优化探索三方面综述了国内外多色飞秒光场驱动气体等离子体太赫兹辐射的研究现状和最新成果，并对该方向的未来发展进行了展望。

通过求解长度规范下的半导体布洛赫方程，分析了液态水在双色场驱动下发射高次谐波光谱的特征。研究表明，通过调节双色场中基频和倍频脉冲的相对相位，高次谐波光谱呈现出周期性调制的特征。在一个调制周期内，奇次谐波会随着相对相位的增加发生红移，而产率先增大后减小。时域分析结果表明，光谱移动源于正负半周期之间发射高次谐波频谱的干涉效应。

高强度的飞秒激光在非线性介质成丝过程中会产生一系列非线性效应，如强场电离、转动拉曼、高次谐波、激射等，这些非线性效应与强场下分子的复杂运动有关。研究强场作用下的分子动力学问题将有助于更好地理解飞秒激光成丝过程中非线性效应背后的物理机制。综述了近年来飞秒激光在空气中成丝时主要分子动力学特性的研究进展，包括分子准直、分子电离、电子-离子复合以及分子能级的粒子数布居。最后对强场与分子相互作用研究所面临的机遇以及挑战进行了展望。

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。

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。