在亚埃空间尺度和阿秒时间尺度下研究原子分子的复杂动力学行为,一直是原子分子光物理的前沿课题,也是人们孜孜不倦的追求。得益于超短超强激光脉冲技术的发展,近年来在研究原子分子与超快强激光相互作用中观察到一系列非线性物理现象,如阈上电离、非顺序双电离、中性里德堡原子与高次谐波产生等,对这些强场原子物理现象的理解和认识为分子超快成像、阿秒科学等新兴学科的发展奠定坚实基础。其中,原子超快电离与里德堡态激发动力学近几年成为人们关注的热点。本论文利用飞行时间质谱仪（TOF）和冷靶反冲离子动量谱仪（COLTRIMS）,结合自主设计完成的激光脉冲能量监测设备和半经典模型等理论方法,系统开展了强飞秒激光场下原子电离与里德堡态激发动力学研究,主要研究内容及成果如下:1、强激光场下原子阈上电离中的长程库仑效应研究。我们在实验上测量了少周期（7fs）与长脉宽（30fs）激光脉冲下Ne+的平行动量分布,发现离子动量分布呈对称的双峰结构且长脉宽相比少周期脉冲动量分布的双峰结构更加显著。这两种脉冲宽度下的动量双峰间隔均随着峰值光强降低而减小。利用半经典方法定性地重复实验结果,分析表明离子实的长程库仑作用在原子阈上电离过程中起到非常重要的作用。进一步分析发现,在少周期激光场结束后,电子受母离子的长程库仑势作用速度继续减小,进而导致离子动量分布的双峰结构不显著。2、强激光场中原子里德堡态激发及其动力学研究。我们在实验上研究了强激光场下Ar原子电离和激发产率随激光光强的演化规律。在400nm波长条件下,实验观测到中性Ar*产率随光强的演化呈显著的双台阶结构,且中性Ar*产率在第一个台阶增强时对应离子Ar+产率同步增大,这一同步增强现象可以理解为多光子共振机制。然而,Ar*产率在第二个台阶增强时,对应的Ar+产率呈现出一个极小值。不仅如此,在800nm波长下,Ar*与Ar+产率随光强变化均呈现出一系列显著的振荡结构,且Ar*与Ar+之间呈反相位振荡。利用强场近似理论模拟强场原子激发与电离过程,分析表明在400nm高光强区域和800nm所有探测光强范围内,相干再捕获机制在里德堡激发过程中起到重要作用。我们的研究结果揭示了原子激发的物理机制从多光子共振激发到电子相干再捕获的过渡,提供了更为完整的强场里德堡激发物理图像。3、强激光场下原子里德堡态激发的波长依赖研究。我们在实验和理论上系统研究了强激光场下原子里德堡态激发过程随激光波长和光强的依赖关系。实验上测量了 800nm、1300nm、1800nm激光场下Ar+和中性Ar*产量随激光光强的演化规律。实验结果发现,在任意光强下Ar+和Ar*产量均随着波长增加而减小。理论上,我们使用包含非绝热效应的经典轨道蒙特卡洛模型,定性地重复了实验结果,证实在中红外波段里德堡原子的产生满足挫败隧穿电离机制。分析表明,波长越长形成里德堡态的电子初始动量分布越窄,对应的末态电子与离子实距离分布范围越大,相应的产生的里德堡态分布的高主量子数比重越大。