激光是二十世紀六十年代初出現的一門新興(xing) 科學技術。由於(yu) 激光具有任何其它光源所不具備的優(you) 異特征，所以它的出現大大改變了人類對自然界的認知能力。由於(yu) 它極高的能量密度可以改變物質的正常狀態，為(wei) 理論工作者提供了一個(ge) 嶄新的激光與(yu) 物質探索領域。

    隨著激光技術飛速發展，超快激光出現了人們(men) 的視線之中，它具備獨特的超短脈衝(chong) 、超強特性，能以較低的脈衝(chong) 能量獲得極高的峰值光強。超短脈衝(chong) 啁啾放大技術(Chirped Pulse Amplification，CPA)的出現使超快激光的強度得到大大提高。與(yu) 傳(chuan) 統長脈衝(chong) 激光及連續激光不同，超快激光有著超短的激光脈衝(chong) ，這使得激光脈衝(chong) 的頻譜寬度相當大。這樣寬的頻譜在進行諸如原子能級研究，激光選鍵化學等方麵都具有重要的應用。利用超快激光脈衝(chong) 短的特點，可以采用泵浦-探測的方式，將激光脈衝(chong) 與(yu) 物質相互作用現象在不同的時刻照相，以期獲得整個(ge) 過程的特點。這個(ge) 方法已經被應用到各個(ge) 領域，如在原子與(yu) 分子反應動力學研究中以及觀察電子的運動，利用飛秒激光脈衝(chong) 甚至阿秒脈衝(chong) ，通過泵浦-探測的方法觀察到反應過程。聚焦後的超快激光，其峰值功率密度超過1013W/cm2時，所產(chan) 生的電場強度就已經大於(yu) 原子的內(nei) 電場。它提供的極強極高的電場，能夠超過價(jia) 帶電子的束縛力，使分子、原子的電子體(ti) 係發生巨大變化。利用這個(ge) 特性，人們(men) 可以研究由於(yu) 超快激光導致原子內(nei) 部產(chan) 生的奇特現象。並且，超快激光還顯示出其它不同的特性，如熱影響區域小、作用效果能夠超過光學衍射極限、優(you) 秀的空間選擇特性。下圖展示了超快超強激光的發展過程與(yu) 應用範圍。

圖1 超快超強激光的發展及應用

    超快超強激光脈衝(chong) 與(yu) 物質的相互作用是是當前最活躍的研究課題之一。它在新型的粒子加速器、超快高能X射線光源等方麵，都有著廣泛的應用前景。同時，它包含多方麵理論和實驗研究內(nei) 容的課題，涉及到物理學的許多重要分支,如激光物理、原子分子物理、非線性光學、等離子體(ti) 物理、熱力學等。隨著超短激光脈衝(chong) 技術的不斷發展，實驗上己經能夠產(chan) 生高強度的周期量級超短脈衝(chong) ，為(wei) 光與(yu) 物質的相互作用研究提供了前所未有的實驗手段和極端的物理條件,開拓了光與(yu) 物質相互作用的嶄新的研究領域，產(chan) 生了所謂的極端非線性光學，大大豐(feng) 富了光學的研究內(nei) 容，將激光與(yu) 原子、分子、離子、電子團簇以及等離子體(ti) 等各種形態的物質之間的相互作用研究拓展到高度非線性和相對論的強場範圍。

    超快超強激光與(yu) 物質的相互作用過程中，隨著激光強度的不斷提高，各種非線性效應不斷增強，出現了高次諧波、閾上電離、隧穿電離等現象，並且周期量級超短激光脈衝(chong) 失去了波動現象所特有的周期性特征，從(cong) 而導致一係列全新的物理現象與(yu) 規律。它提供了一種新的實驗工具應用於(yu) 相幹控製、非線形光學以及新近興(xing) 起的亞(ya) 周期電子波包的控製等領域，並提供了一種新的時間測量尺度-阿秒，將可能對眾(zhong) 多學科領域產(chan) 生重要影響。