We propose a scheme that utilizes weak-field-induced quantum beats to investigate the electronic coherences of atoms driven by a strong attosecond extreme ultraviolet (XUV) pulse. The technique involves using a strong XUV pump pulse to excite and ionize atoms and a time-delayed weak short pulse to probe the photoelectron signal. Our theoretical analysis demonstrates that the information regarding the bound states, initiated by the strong pump pulse, can be precisely reconstructed from the weak-field-induced quantum beat spectrum. To examine this scheme, we apply it to the attosecond XUV laser-induced ionization of hydrogen atoms by solving a three-dimensional time-dependent Schrödinger equation. This work provides an essential reference for reconstructing the ultrafast dynamics of bound states induced by strong XUV attosecond pulses.

采用第一性原理的含时密度泛函理论方法，从理论上研究了在少周期飞秒脉冲辐照下的氩晶体中孤立阿秒脉冲产生的最优控制。系统地研究了相对于晶体的不同激光偏振方向对孤立阿秒脉冲产生的影响，研究表明相对于晶体的激光偏振方向是产生孤立阿秒脉冲的敏感控制参数。对于Ar晶体，在最佳激光偏振方向上产生的孤立阿秒脉冲强度最大，约为相同激光脉冲驱动下Ar原子的11倍。本文研究结果对于理解强驱动脉冲激光下晶体中的阿秒电子动力学也有重要的意义。

现代光源的发展不断推动着人们从更深层次上理解物质的基本结构和动力学行为。X射线自由电子激光作为最先进的光源，其超高的峰值功率、超短的脉冲长度和优良的相干性，为人们以原子级时空分辨率探测和操控物质中的超快过程提供了可能。目前全世界已有多个X射线自由电子激光装置建成并投入使用，在原子分子物理、化学、生命科学、材料科学等各学科应用中都显示出了重要价值。同时大量的研究工作也集中于继续提高X射线自由电子激光的性能，包括把脉冲持续时间从fs量级进一步缩短至as量级，这将为超快科学的发展带来新突破。以超快脉冲产生为主线，综述了近年来超快X射线自由电子激光产生方案的研究进展，从产生原理、方案特性、最新成果等方面介绍了各类产生方案，总结对比了各方案的优缺点，最后对超快X射线自由电子激光的未来发展方向进行了展望。

脉冲宽度在百as（1 as=10⁻¹⁸ s）量级的X射线脉冲在超快科学领域有极为重要的作用。相较于目前世界上大部分运行在自发放大辐射模式的X射线自由电子激光（FEL），增强型自发放大辐射（ESASE）模式可以显著增加电子束的峰值流强，减小FEL的增益长度，可用来产生百as量级的超快X射线。基于典型的软X射线FEL参数，对ESASE方案的参数进行了模拟优化，得到了百as量级、功率可达1 GW以上、波长可在水窗波段且可调节的X射线脉冲，为后续开展ESASE实验及其实验参数的优化提供参考。

随着高次谐波阿秒光源技术以及阿秒计量学的发展，对于凝聚态材料中的电子动力学探测也进入了阿秒的领域，并在近15年的时间里取得了显著的进展和突破。新颖的阿秒测量方式为研究在极短的时间尺度上，凝聚态材料中电子的运动、共振跃迁以及相互作用等重要物理问题提供了全新的研究手段和重要创新机遇。本文介绍了探测凝聚态物质中本征阿秒动力学过程的重要工作，主要综述了高次谐波、阿秒脉冲测量、凝聚态材料阿秒光电子能谱探测的关键技术和现状。最后对阿秒光电子动力学测量技术的发展做出了展望。