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当强激光入射原子、分子时,束缚态电子会被电离,然后在激光电场的作用下运动。进而,当激光电场反向时,电子有可能返回原子核附近,产生一系列新奇有趣的物理现象,这就是强场电离中的重散射模型。电子重散射导致了高次谐波产生,高阶阈上电离,非次序双电离等有趣的物理现象,并被较为广泛的研究。最近,电子重散射效应引起的另一个全新的物理现象,即强场光电子全息,在实验上被发现,并吸引了越来越多的研究人员的关注。 本论文中采用经典方法、求解量子含时薛定谔方程、普适的量子轨迹的蒙特卡罗方法,围绕强场光电子全息以及亚光学周期电子波包动力学展开系统的理论研究。 (1)我们发展了普适的量子轨迹的蒙特卡罗方法。该方法不仅考虑了非绝热隧穿电离、库仑势效应等,而且可以广泛的应用于各种不同的激光参数。普适的量子轨迹蒙特卡罗方法可以直接用于探究分析原子电离动力学中的量子干涉效应、非绝热效应以及库仑势效应。 (2)首次采用圆偏振激光脉冲作用于氢分子离子,得到了清晰的光电子全息干涉结构。数值求解含时薛定谔方程以及经典重散射模型均证明了该全息干涉结构源于直接电离的电子波包和返回相邻原子核发生重散射的电子波包之间的干涉作用。进一步研究发现,光电子全息干涉结构与垂直于分子轴方向存在夹角,并且该角度随着激光波长的增大而减小 (3)强场光电子谱记录了电子和离子相关的时空信息。如何从复杂的干涉结构中取得我们所需的动力学信息是强场超快物理中一个极其重要的课题。因此我们利用普适的量子轨迹蒙特卡罗方法,并利用其研究了强场光电子全息中的亚光学周期电子动力学信息。普适的量子轨迹蒙特卡罗方法的计算结果同实验、以及数值求解含时薛定谔方程的模拟结果符合的非常好。结果表明,在非绝热体系中非绝热电离对光电子全息结构的形成起了重要作用,其表现在光电子全息干涉结构的截止能量上。与此同时,与隧穿体系中全息完全来源于前向散射不同,多重背向散射电子同样对全息干涉结构形成起作用。此外更重要的是,原子库仑势对全息干涉形成也起到了不可或缺的作用。 (4)在隧穿体系下,求解含时薛定谔方程和普适的量子轨迹的蒙特卡罗方法计算结果中均观测到一个圆形的干涉结构。通过普适量子轨迹的蒙特卡罗方法分析证明了该圆形干涉结构源于周期间的干涉与周期内的干涉再相干。