本论文采用含时量子波包方法从理论上研究了利用超短脉冲激光控制超冷原子光合反应和冷分子定向。主要工作概括如下:　　(1)利用调制双色激光场控制光缔合反应，由此制备超冷85Rb2分子。通过比较两束高斯脉冲与两束调频脉冲形成的调制脉冲的差异，我们讨论了线性调频斜率、频率差以及调制脉冲相位对光缔合过程的影响，并利用脉冲的时域频谱解释了光缔合分子布居的变化趋势。计算结果表明，由两束正调频脉冲调制的双色激光场不仅能够提高光缔合效率，而且使调制脉冲相位对光缔合效率的影响降低。通过调节频率差和相位，我们可以对光缔合反应进行有效控制。　　(2)提出通过两步光缔合提高光缔合分子产率的理论方案。以超冷铯原子气体为例，在光缔合过程中基态波函数的“压缩效应”会明显增大两个碰撞原子在短程区域的缔合几率。采用两步光缔合方案能够制备具有较大束缚能的电子激发态分子。我们研究了脉冲持续时间、电场幅值、线性调频斜率对光缔合过程的影响。此外，我们计算了考虑玻尔兹曼分布后超冷原子气体的热平均光缔合效率。　　(3)提出采用三步激发实现CO分子场后定向的控制方案。我们使用一束飞秒脉冲和两束单周期太赫兹脉冲顺序作用于处于转动基态J=0的CO分子，利用拉曼激发和随后的共振激发能够取得很好的定向效果。计算结果表明，增强分子定向的关键是优化分子转动态布居分布以及减小相移引起的衰减。此外，三步激发方案对转动温度不敏感。当转动温度增大到T=22.8 K时，我们依然可以实现定向度<>nm<-0.5的分子定向。　　(4)提出利用单周期太赫兹脉冲链控制CO分子定向的理论方案。我们比较了(Ⅰ)单个单周期太赫兹脉冲，(Ⅱ)单周期太赫兹脉冲链，以及(Ⅲ)非共振飞秒脉冲结合单周期太赫兹脉冲链三种方案下的分子定向，发现利用单周期太赫兹脉冲链在较低的电场强度下可以获得很好的分子定向效果。方案(Ⅲ)适于转动温度较低情况下控制分子的定向，方案(Ⅱ)适于转动温度较高时分子的定向控制。