隧道电离(tunneling ionization)是原子分子在强激光场中最重要、最基本的动力学过程之一。对电子隧道电离过程的研究有助于理解强场物理中的一些复杂的过程，如高阶阈上电离、非序列双电离以及高次谐波的产生;而强场中的一些新的现象的发现又不断促进对隧道电离过程的进一步研究。　　强场光物理的发展得益于超短激光脉冲技术的不断提高以及离子和电子和探测技术的不断进步。飞秒激光脉冲因其脉冲时间短、峰值功率高的特点，在原子的电离以及分子的电离和解离中有广泛应用;而冷靶反冲离子动量成像谱仪(COLdTarget Recoil-Ion Momentum Spectroscopy，COLTRIMS)由于具有离子电子三维动量符合测量的能力，是研究飞秒光脉冲作用下原子分子动力学的强大工具。本论文就是把我们在北京大学人工微结构与介观物理国家重点实验室搭建的冷靶反冲离子动量成像谱仪与周期量级飞秒激光系统相结合，研究了原子和分子在强激光场中隧道电离的动力学过程。　　通常情况下原子的电离几率随着激光强度的增强会增加，关于原子稳定化的理论研究却发现相反的现象存在。一般原子稳定化在高频高强度的激光条件下才能观察到，在中红外激光场中是否存在理论上还有争议。我们在实验上利用COLTRIMS测量了隧道电离区稀有气体原子Xe和Kr电离产生电子的三维动量分布。实验结果显示零动量附近的电子相对产率随着激光强度增强而逐渐下降，我们称这一现象为局域电离抑制现象。对这一现象进行经典轨迹蒙特卡洛模拟，我们发现强场隧道电离区的部分原子稳定化是这种局域电离抑制现象主要机制。在特殊时间窗口隧道电离并具有特定初始横向速度的电子在电离之后又被母体离子俘获，并且最终发射到了里德堡轨道上，从而零动量电子的电离产额被抑制。我们的研究结果表明在隧道电离区局域电离抑制是一种普遍存在的现象。　　利用隧道电离我们还可以实现对分子内层轨道的成像。一般研究分子在强激光场中的行为都只考虑最外层轨道，关于分子内层电子的隧道电离研究还比较少。我们通过光电子角度扫描(photoelectron angular streaking)的方法研究了O2分子内层电子的隧道电离，即在圆偏光作用下把O2分子解离性电离产生的O+离子和电子做符合测量，将离子和电子在实验室坐标系下的三维动量分布转换为分子坐标系中电子的角分布。通过观察O2分子内层电子隧道电离的角分布，可以实现对O2分子不同内层轨道的成像。然后我们通过MO-ADK模型、MO-SFA模型对实验结果进行了理论模拟，发现基于单电子近似的理论计算结果与实验结果在定量上有比较大的差别。分子隧道电离理论如何处理双原子分子内层电子复杂的解离性电离过程这一问题还需要更深入的研究。未来的工作将集中在对分子内层电子隧道电离过程时间分辨的研究，这将有助于理解化学反应过程中内层电子的超快动力学。