随着激光技术的快速发展，超短（飞秒）超强（拍瓦）激光脉冲得以实现。商品化的钛宝石啁啾脉冲放大激光系统可以轻易输出聚焦峰值光强高达1015W/cm2的激光脉冲，其光电场强度已经可以与原子内部场强相比拟。如此强的激光脉冲作用于分子时，由于强烈的非线性作用会导致分子取向、定向、电离、解离、高次谐波产生、太赫兹辐射等诸多有趣现象。这些现象帮助我们解码出电子和原子核的超快动力学信息，这对人们认识微观世界具有重要意义。本文利用飞秒强激光脉冲，通过选择气态小分子，分别对分子电离、解离、高次谐波产生、无外场分子取向现象进行了研究。　　本研究主要内容包括：⑴搭建了一套符合动量成像装置，该装置主要由超高真空系统、飞行时间谱仪、信号处理电路构成。我们对装置的各项参数（加速电压设置、模拟信号导出、模拟信号放大、模拟-数字信号转换、数字信号采集等）进行了仔细调试，利用商业化CoboldPC软件对离子信号进行了数据采集和分析，完成了离子-离子信号的符合动量测量。⑵利用搭建的符合动量成像装置，我们对H2分子的强场电离、解离现象进行了研究。利用泵浦-探测方案我们观测到了产生H+的两个解离通道和两个库仑爆炸通道，通过改变光强和延时，我们发现了两个库仑爆炸通道具有不同的光强依赖性和延时依赖性。利用两束40fs的激光脉冲在较近延时位置的干涉，我们研究了泵浦-探测实验中的干涉效应。我们观察到了质子动能谱受到的周期性调制，在不同的延时位置，发现了三种不同的调制形状，这些调制形状可以用干涉造成的激光脉冲包络的变化解释。⑶基于泵浦-探测方案，我们利用泵浦光对CO2分子进行预取向，然后引入更强的探测光产生高次谐波，我们在不同延时位置测量了高次谐波谱，发现了取向对高次谐波造成的频谱调制。通过对不同延时位置的高次谐波频谱信号的分析，我们对造成高次谐波频谱调制的两种机制进行了区分，一种来自于取向度的导数，另一种来自于取向导致的自由电子密度变化。⑷通过结合弱场偏振技术和平衡探测系统，我们提出了一种新的测量无外场分子取向度的方法。利用这种方法，我们对空气中N2分子和O2分子的取向进行了实验研究，通过一次测量，我们可以检测到瞬时取向的周期性重现结构、固有取向和碰撞造成的取向衰减。相比于现有的方法，我们的方法有可区分正、反取向、单次测量、不破坏取向分子的优势等诸多优势。