随着飞秒激光技术的发展，越来越多的实验室已经能够产生少周期量级飞秒激光。采用这样的激光与气体相互作用能够在原子分子本征时间尺度上对原子、分子体系内部的电子动力学过程进行探测与操控。当脉冲周期短至周期量级时，其特有的物理参数载波包络相位就会在许多相互作用过程中起到关键作用，并进一步促进相关研究领域的发展，包括飞秒成丝，高次谐波产生，THz辐射，飞秒微加工等诸多应用研究。因此，少周期量级飞秒激光与气体的相互作用研究是目前国际上研究的热点问题。在本论文中，我们对少周期量级飞秒激光在不同实验条件下与气体的相互作用过程进行研究。　　本论文的主要研究内容和取得的创新性研究成果如下:　　1.首先在不同情况下，对少周期量级飞秒激光与气体相互作用过程进行理论研究，对本论文中的实验工作提供指导依据。包括:①利用全空间傅里叶变换的方法数值求解描述少周期量级飞秒激光在空气成丝的(3D+1)维非线性薛定谔方程。②使用Crank-Nicolson差分方法求解描述少周期量级飞秒激光脉冲在惰性气体中产生高次谐波的耦合Maxwell方程组。③基于量子电动力学理论，在频率域内数值求解描述原子在双色强激光场中的阈上电离过程的非线性薛定谔方程。　　2.实验研究少周期量级(～7 fs)，单脉冲能量为0.25 mJ，载波包络相位稳定的飞秒激光冲在空气中成丝过程，利用自建的电路测量成丝通道中的电导率。首次在6π范围内通过改变驱动脉冲激光的载波包络相位，实现对成丝电导率的控制，其振荡周期近似为π，调制深度超过20％。通过数值模拟，结果显示尽管少周期量级脉冲激光的初始相位会在传播过程中发生改变，但是初始的相位差所引入的电场结构的差异依然会保留下来，而且在传播过程中会因为等离子体的效应而放大，从而引起实验上可观测的成丝电导率的周期性改变。　　3.实验研究少周期量级(～5 fs)，单脉冲能量为0.3 mJ的飞秒激光驱动产生高次谐波过程中的相位匹配现象。少周期量级激光被紧聚焦进入气体靶与惰性气体（氩气，氖气）相互作用，实验发现通过仔细调节实验参数（气体靶位置和气压）在氩气中可以实现高次谐波在60-70 eV范围内显著增强的现象，并且观察到在氩气中产生的高次谐波光谱结构会随着气压改变而发生变化。通过理论模拟，说明实验观察结果是来源于高次谐波产生过程中产生的宏观效应，尤其是等离子体对激光场空间结构的影响。更进一步，在氖气中的高次谐波实验结果中也证实这个结论。　　4.实验研究氩气原子在由XUV脉冲串和少周期量级（亚10 fs）IR激光构成的双色机光场中的阈上电离过程。实验测量在不同IR场强度下，双色激光场在氩气中产生的电子能谱。发现相对于只由XUV脉冲串电离的电子能谱，当IR场强度很高(5.7×1013 W/cm2)时，在双色场和氩气作用下所产生的电子能谱会得到明显增强，整个电子能谱包络会向高能区移动14 eV，而且电子能谱会发生不对称展宽。基于量子电动力学理论，对双色激光场下氩气的阈上电离过程进行模拟，理论结果和实验数据符合的很好。更进一步，我们提出一个经典的两步电离的物理图像对实验结果进行解释:原子在吸收一个XUV光子的情况下被电离，产生一个电子波包;该波包在少周期IR场中通过吸收或者放出特定数量的IR光子改变其能量，发生不对称的展宽。在实验上观察到的电子能谱是宽光谱的XUV脉冲串所电离的电子，其能量在IR场下被不对称的展宽后的结果的叠加。