原子分子中的電子發生隧穿效應而通過勢壘,由束縛態進入連續態而離開原子或分子,這種電離過程即稱為隧穿電離。在強場作用下,原子勢壘發生大幅變形,原本電子難以隧穿的勢壘的長度被大大縮減,電子變得易於隧穿。

對於光場,其電場分量是隨時間改變的,每半個周期,電場就要改變一次方向。電子帶有負電荷,在庫侖作用下電子每半個周期便會改變運動方向。由於電子從電場中獲得很大動能,當其改變方向後可能與母核發生碰撞,如果碰撞非彈性,即電子與母核重結合,額外的能量會以光子的形式發射出去,因為電子可以多次改變方向而吸收更多電場能量,最終以光子形式放出,人們可以得到很高的光子能量,實驗上會觀測到高次諧波(High order harmonic generation, HOHG),這是當前產生甚紫外光的一種有效途徑;如果發生彈性碰撞後最終電子逸出,多次改變方向會使電子吸收額外的動能,最終得到超閾值電離譜(Above threshold ionization, ATI)。