强场飞秒激光作用于原子时，原子中的电子除了发生多光子电离、隧穿电离等过程外，还有很大的概率处于高激发态。这种高激发态的原子在超强超短激光场中非常稳定，并且与强场中的其它许多现象密切相关，例如，中性粒子加速、多光子拉比振荡、近阈值谐波辐射等，因此近十几年来是强场超快物理领域的研究热点之一。在这些研究中，强激光场中里德堡原子的产生机制、激光对里德堡态的调控、里德堡态强场电离及稳定性等，是关注的主要问题。本文将概述强激光驱动的里德堡态的产生机制，包括多光子共振激发，受挫隧穿电离等。重点介绍强激光场驱动的里德堡态原子激发过程中的多种干涉现象。这些干涉现象提供了里德堡原子强场激发的动态过程信息。同时，还将介绍激发态原子在强激光场中的电离过程，特别是圆偏光驱动的里德堡原子电离的圆二色性。

结构的手性在自然界中普遍存在，通常表现为不能通过平移或旋转与其镜像结构重合的现象。因为光谱探测技术能够反映光和物质相互作用产生的丰富信息，所以利用光学方法检测手性特征成为了探测和鉴别手性物质的常用手段。手性超表面能够通过人工设计达到极大的圆二色性（CD），是物质检测和传感领域的研究热点。设计了一种可动态调控CD响应，同时实现高传感性能的太赫兹手性超表面。该超表面以柔性材料为基底，前后表面为四重旋转对称的J型金属结构。仿真结果表明：该手性超表面在0.760 THz处能够产生高达0.805的强CD值；通过二维方向等比例拉伸，CD峰从0.760 THz红移至0.650 THz附近，且能保持很高的CD信号；同时，其传感灵敏度高达327 GHz/RIU，且在相对拉伸形变量高达20%的拉伸过程中仍能较好地保持手性响应和传感性能。所设计的手性超表面在动态多功能器件、可穿戴传感器领域具有潜在的应用价值。

本文提出了一种基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅ (GST)的圆二色性可调谐外在手征超表面，该超表面由两层对称的银(Ag)方形开口谐振环和GST中间层单元周期排列而成。结合斜入射光线，该超表面能实现与手征结构相同的电磁特性。数值模拟结果表明：该超表面在50 THz~300 THz的频率范围内，GST为非晶态时，圆二色性(CD)值最大为0.85；GST为晶态时，CD值最大为0.52。当GST在两种相态(非晶态-晶态)之间切换时，实现了70 THz左右的频率调谐。通过研究电场分布，解释了圆二色性产生的原因；还研究了入射角和结构参数对该超表面圆二色性的影响。这项研究在光频段高效偏振调制器件、圆偏振器和偏振滤光器等方面有潜在的应用价值。

作为生物体的本质属性，物质的手性表征在生理学和药理学领域有着重要的意义。当电磁波与手性材料作用时，会出现旋光效应、圆二色性和手性光力等特殊的光学活性现象，并成为材料手性检测的强大工具。由于手性分子的结构远小于激发光的波长，因此分子自身的手性光学效应通常很弱，极大限制了检测技术的精度。近年来，纳米光子技术的进步有望增强纳米尺度下光与物质之间原本很弱的手性光学效应，使得手性的高灵敏度、高分辨率检测成为可能。回顾了手性光学的发展及其在生物分子检测等方面的应用，讨论了基于等离子耦合圆二色性和超手性近场在圆二色性增强方面的策略，介绍了基于横向手性光力的物质构型分选和基于结构光场光力效应的手性结构表征方法，并对该领域未来进一步的发展进行了展望。