量子隧穿是量子力学里最基本的过程之一,它在众多科学技术领域有广泛的应用,如扫描隧穿显微镜、隧道结、隧道场效应晶体管、隧穿二极管等。激光诱导的原子分子隧穿电离是强激光与原子分子相互作用的基本物理过程之一,它是阿秒科学中许多超快过程的第一步。因此,原子分子强场隧穿电离动态过程的精确探测对理解强场超快现象,以及开拓这些现象的应用至关重要。近些年,阿秒技术的发展为人们研究原子分子强场隧穿电离动态过程提供了可能。利用先进的阿秒测量方法,如阿秒钟、高次谐波光谱等,强场隧穿电离许多重要问题也被逐渐解决,例如,电子需要多长时间隧穿原子势垒,隧穿的电子波包的初始位置和速度等信息。原子分子隧穿电离量子动态过程更多的信息被包含在电子波包的相位当中。这些电子波包经历不同的路径最终到达相同末动量在光电子动量谱中会相干。最近,原子分子强场隧穿电离光电子干涉现象受到了越来越多的关注,这些干涉现象为研究强场隧穿电离提供了另外一条重要途径。因此,本文基于强场隧穿电离光电子干涉现象,研究了原子强场隧穿电离动态过程,主要工作及创新点如下:1)本文提出利用原子强场隧穿电离光电子全息研究光电子末态动量与隧穿电离时间的对应关系。这种全息干涉来自于直接电子与近前向散射电子的干涉。本文提出利用一束微扰的正交极化倍频场扰动直接电子和散射电子运动路径,进而扰动全息干涉条纹。通过分析全息干涉条纹对倍频微扰场的响应,实现对强场隧穿电离电子末态动量与电离时间对应关系的精确探测。在此方案中,库仑势对电子的影响可以被忽略,这极大简化了分析过程。我们的模拟结果表明,隧穿电离时间为复数,电子末态动量与电离时间的对应关系与量子轨迹模型得到的结果一致。本方案也已在实验上实现。2)基于上述光电子全息,本文还提出了一种校准激光强度的新方案。在该方案中,全息干涉条纹会随着正交双色场相对相位的改变而周期性变化,其干涉条纹变化幅值存在极小值。该极小值对应的纵向动量等于0.6倍基频场矢势幅值。通过测量动量谱中该全息条纹变化极小值的位置,我们可以精确确定激光脉冲强度。3)本文提出了利用强场隧穿电离光电子时域双缝干涉精确探测直接电子隧穿电离时间特性。这种时域干涉来自于相邻1/4周期电离的直接电子波包之间的干涉。在此方案中,通过在一束较强的基频激光场上引入一束较弱的平行极化倍频场,改变相邻1/4激光周期电离的直接电子波包的相对相位,从而改变它们的干涉结构。通过分析这种时域双缝干涉相位项对倍频微扰场的响应,强场隧穿电离直接电子电离时间虚部能够被精确探测。与正交双色场全息干涉方案相似,该方案不需要处理长程库伦势对电子动态过程的影响。因而,它可以拓展到复杂分子,该工作为研究复杂分子强场隧穿电离时间特性提供了一条简单可行的方案。4)本文利用平行双色场相位谱方法研究了强场隧穿电离的长短轨道电子在光电子动量谱低能区域的相对贡献。这里的长短轨道分别对应于两个相邻1/4光周期电离的电子。在以前的研究中,通常认为在低能电子区域（低于2Up）,长轨道电子的贡献占主要地位,而短轨道的贡献可以忽略。我们的研究发现,它们的相对贡献依赖于光电子末态横向动量和纵向动量。在全息干涉极小值附近短轨道的贡献甚至大于长轨道的贡献,其原因是由于长轨道中的直接电子和近前向散射电子干涉相消,使得它的贡献降低。此研究量化了长短轨道电子在光电子动量谱的相对贡献。这种量化对于建立光电子动量谱中电子电离时间和其末态动量之间精确的对应关系、进而实现阿秒尺度的原子分子动力学过程探测具有重要意义。5)利用上述相位谱方法,本文还研究了线性偏振激光场下多次返回碰撞电子对高能光电子动量谱的贡献。研究发现在光电子相位谱高能区域存在相位跳变。基于半经典模型,我们发现这种相位跳变源于多次返回碰撞电子的共同作用。进一步研究发现,多次返回碰撞电子对高能光电子动量谱的贡献依赖于激光场椭偏度和激光波长。在椭圆偏振激光场中,二次返回碰撞电子对高能光电子动量分布起着重要作用。在中红外激光场中,多次返回碰撞电子对光电子动量分布的贡献非常复杂,且它对光电子末动量非常敏感。