光电子作为强激光与原子电离的产物,一直被用来作为研究电离中超快动力学过程的探针。近几年使用反向延时圆偏振光产生偏振面内涡旋分布光电子的方案被提出,因其对激发光场极其敏感而备受关注。在超快动力学研究领域,大量实验上难以直接探测的物理量都或多或少的能够通过涡旋光电子动量分布得以表征。本论文中我们就涡旋光电子的产生、调控以及应用进行研究,具体内容如下:（1）回顾了超快动力学过程特别是光电子动量分布的研究历程,引出涡旋光电子动量分布的研究状况,阐述涡旋光电子的研究意义。（2）结合数值求解含时薛定谔方程（TDSE）的方法,重点介绍使用表面通量方法进行加速求解TDSE的Qprop方法,以及我们为模拟涡旋光电子动量分布对其所做的改进。（3）分析产生涡旋光电子的量子过程,逐一探讨了产生涡旋光电子动量分布的两束圆偏振激光之间的延时、先后作用顺序、相对载波包络相位以及波长对涡旋光电子动量分布的影响。我们理论上观测到了两束反向圆偏光之间微小的延时改变对涡旋光电子动量分布旋臂上不同能量位置旋转角度带来的差异。在单光子向两光子电离转变的过程中,观测到了光电子涡旋臂的分叉与合并现象。我们首次理论上研究了原子磁量子数符号对于产生涡旋光电子动量分布的影响,以及磁量子数符号所依赖的电离率差异对末态光电子动量分布的调制作用。（4）结合涡旋光电子的产生以及不同物理量的调控效应,分析了涡旋光电子的典型应用场景。简要介绍了目前涡旋光电子动量分布在孤立阿秒脉冲的载波包络相位测量的应用,以及使用两束反向延时圆偏振激光包裹目标短脉冲通过产生的涡旋光电子动量分布角条纹精确测量其对电子产生的位移。最后我们提出了一种使用两对反向延时圆偏振激光电离原子产生旋臂被均匀切割的光电子动量分布,因其具有高可调控性有望作为一种特殊的电子产生源。