随着超强、超短激光脉冲技术的迅速发展,激光与原子、分子相互作用的研究引起强场物理学家们的广泛关注。实验上观察到了多光子电离、隧穿电离、高次谐波发射和分子解离等强场物理现象。其中,高次谐波是潜在的可调谐的相干极紫外和软x射线波段的桌面光源,在相干衍射成像、超快全息术和超高时间分辨测量中有着广泛的应用。由于分子比原子结构更为复杂,具有额外的自由度和对称性,分子的高次谐波表现出更丰富的特性,为人们进一步优化高次谐波效率、延展谐波谱截止位置及控制谐波偏振特性提供了新的机会。为此,我们理论研究了复杂分子在强激光脉冲电场中的高次谐波发射过程,主要工作分为以下内容:第一,利用含时密度泛函理论方法数值模拟长链状分子1-壬烯(C9H18)在线偏光作用下辐射的高次谐波。计算得到C9H18分子的谐波发射效率显著高于相同激光脉冲作用下的氮分子（N2）,谐波谱截止能量也明显大于N2分子。通过分析谐波发射的时间-频率行为和半经典模拟,发现该分子的谐波发射谱中能量增大部分的谐波来源是电子从分子的某个原子发生电离后,返回并与分子的其他原子复合。这一机制产生的谐波被应用于合成高强度的孤立阿秒脉冲。此外,我们还研究了不同空间尺度的链状分子在圆偏振激光作用下的高次谐波。研究发现,链状分子在圆偏振电场作用下产生较强的谐波发射,分子的空间尺度越大,谐波截止能量越大。第二,研究了环状分子在圆偏振激光电场下的高次谐波发射。研究发现,与电离能接近的原子和双原子分子在相同激光脉冲作用下产生的谐波相比,苯分子（C6H6）具有较高的谐波效率和截止能量。并且谐波效率和截止能量随着驱动激光的波长减小而逐渐增大。通过对电子波包的含时演化分析,发现C6H6分子的谐波产生可以归因于电离电子与母体分子离子的复合。通过优化驱动激光脉冲参数,C6H6分子产生的谐波可用于合成孤立的圆偏振阿秒脉冲。在此基础上,研究了分子尺寸更大的环状分子环[18]碳(C18（ring）)在圆偏振激光下的高次谐波发射。与C6H6分子相比,在相同入射激光强度和波长条件下,C18（ring）分子的谐波效率高于C6H6分子,谐波截止能量也比C6H6分子大。通过对波包运动行为的分析,发现谐波效率的增加可以归因于在圆偏振激光作用下该分子比C6H6分子的电离波包具有更多的回碰几率。第三,研究了多个电子轨道效应对谐波发射的影响。和原子相比,分子的不同电子轨道电离能更为接近。在强激光作用下,多个电子轨道均会对高次谐波发射产生影响。在相同反旋双圆激光脉冲辐照下,N2分子的高次谐波谱呈现出清晰的整数阶次谐波;而C6H6分子的高次谐波谱则明显存在3N阶次谐波抑制现象。通过分析分子的各个电子轨道布居随时间的演化、轨道电子密度的空间分布和电离势,阐明了不同分子谐波谱3N阶次差异的原因:N2分子中对谐波起主要贡献的3条分子轨道的空间分布整体呈现沿分子轴方向的线性分布,在相同激光脉冲条件下,C6H6分子对谐波发射贡献较大的12条分子轨道空间分布整体呈现近球形分布。在此基础上,研究了分子准直效应对N2分子高次谐波谱的影响,发现非准直（准直平均后）的计算结果与实验测量结果一致。此外,研究了乙炔分子（C2H2）在反旋双圆激光脉冲作用下的谐波发射谱,发现谐波谱的低能区存在3N阶次抑制现象,随着阶次的增加,谐波谱的峰值附近出现子峰结构;阶次继续增大,谐波谱中的子峰结构消失,所有整数阶次谐波均可被观察到。通过分析各电子轨道的电离几率的演化和谐波谱中不同分子轨道谐波的贡献,发现产生这种特殊谐波光谱的原因是不同数目的电子轨道对谐波发射谱的贡献以及各轨道的干涉。通过改变驱动激光光强,可以对其谐波发射行为进行有效地调控。