针对飞秒脉冲激光诱导击穿光谱（fs-LIBS）中Al靶温度对AlO分子光谱的影响进行了实验研究。通过测量AlO分子的光谱强度和振动温度，发现Al靶温度对fs-LIBS技术中AlO分子的光谱特性有显著的影响。研究结果表明，提高靶材温度能有效增强fs-LIBS中AlO分子的光谱信号强度，并提高分子的振动温度和寿命。此外，时间分辨光谱分析结果还揭示出在高Al靶温度条件下，AlO分子的辐射寿命较长，光谱信号强度较强。这意味着在高温下，分子能够停留更长的时间，增加了光谱信号的持续时间。通过调控飞秒激光能量和靶材温度，可以获得更强的分子发射和光谱信号，从而实现更高的灵敏度和准确性。研究结果为fs-LIBS技术中样品温度对分子光谱的调控机制研究提供了实验数据。

激光诱导击穿光谱（LIBS）已成为一种很好的材料含量鉴定技术, 当前LIBS研究的一个热点方向是提高其检测灵敏度。 在改善LIBS分析灵敏度时, 最主要的是增加激光烧蚀等离子体（LAP）的光辐射, 如火花放电辅助LIBS、 磁场增强LIBS、 空间约束LIBS、 火焰增强的LIBS、 共振增强LIBS和双脉冲LIBS。 此外, 升高烧蚀靶的温度也是提高LIBS光辐射和灵敏度的有效方法, 因为烧蚀靶温度升高, 其表面反射率降低, 这能增强激光与靶之间的耦合。 温度升高的靶将耦合更多的脉冲能量, 从而增强LAP光辐射。 另外, 在靶温度升高后, 靶也能加热其表面附近的气体, 导致气体密度降低, 气体密度的降低可以减少LAP与气体之间的碰撞, LAP膨胀过程中压力降低, 从而间接地增加了LAP的光谱强度。 加热的靶可以显著改善光谱发射强度, 但这些研究仅给出了空间积分的光谱, 没有进行空间分辨的光谱分析, 而LAP光谱的空间分布将会随靶材温度的变化而变化。 因此, 有必要研究升高靶温度对LAP空间分辨光发射的影响。 将铜靶加热到更高的温度, 用Nd∶YAG激光器激发铜产生激光烧蚀的LAP。 通过测量LAP发射, 发现预热铜产生的LAP发射强度高于室温下的发射强度。 对于空间分辨LAP光谱, 发射强度随着离铜靶距离的增加先升高而后降低; 靶温度也影响等离子体光谱的空间分布, 与未加热的铜相比, 预加热靶的空间分辨光谱发射区域移动到距离靶表面更远的位置。 另外, 根据空间分辨的光谱计算了电子温度和密度随距离铜靶的变化, 空间分辨电子温度和密度的分布与发射强度相似, 随着靶温度的升高高温高密度的等离子体进一步膨胀了。

利用改进的马赫-曾德尔干涉仪测量了拉盖尔-高斯（LG）光束的轨道角动量（OAM）［拓扑电荷（TC）的值和符号］。模拟结果与实验结果一致。当LG光束与高斯光束发生干涉时，可以观察到类似漩涡的“花瓣”图案。“花瓣”的数量等于LG光束的TC的绝对值，干涉图样的旋转方向与TC符号有关：在TC符号为正时，干涉图样显示顺时针旋转；而在TC符号为负时，干涉图样显示逆时针旋转。只有当LG光束的光斑尺寸小于高斯光束的光斑尺寸时，才能根据干涉图样准确确定OAM状态。当LG光束的光斑尺寸接近高斯光束时，干涉图样只反映TC值，无法识别TC的符号。与传统干涉仪相比，该干涉仪可以获得稳定的干涉图样，并直接获得LG光束的OAM状态。实验现象是明显的。该研究结果为LG光束与高斯光束干涉的理论分析提供了参考，为光与物质之间的自旋-轨道相互作用奠定了研究基础。

提高激光诱导击穿光谱(LIBS)的信号强度是提高LIBS探测灵敏度的重要途径。本文以铜靶为烧蚀样品，研究了大气环境中不同空间约束壁数(0、2、3、4)和圆柱形约束壁对激光诱导Cu等离子体光谱的影响，并通过Boltzmann图方法测量了等离子体的电子温度。实验结果表明：当使用约束壁约束Cu等离子体时，Cu原子谱线强度、信背比和电子温度均比不存在约束时明显提高；随着腔体约束壁数增加，Cu原子谱线强度、信背比和电子温度逐渐提高；当腔体约束壁为圆柱形时，Cu原子谱线强度、信背比和电子温度最高。空间约束壁为圆柱形壁时空间约束对等离子体的约束效果最好，光谱信号最优。

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种快速、实时的元素成分分析技术。为了提高LIBS的灵敏度,人们已经提出多种方法来提高LIBS的光谱强度。本文采用飞秒脉冲激光烧蚀黄铜产生LIBS,对比了圆偏振和线偏振下LIBS光谱的强度,结果发现圆偏振下的光谱强度比线偏振下的强,光谱强度大约提高了15%。采用飞秒激光照射金属时,金属内部的自由电子吸收光子的能量。在线偏振飞秒激光场中,电子在脉冲的每个光学周期中经历交替的加速和减速;而圆偏振飞秒激光可以连续加速电子,因此电子可以获得更高的能量,这使得圆偏振飞秒激光产生的光谱强度不同于线偏振飞秒激光产生的光谱强度,圆偏振激光有助于改善飞秒LIBS信号的强度。

在大气环境中,研究平行板约束对激光诱导PMMA等离子体中CN分子光谱的影响,测量得到的5条光谱峰所处波长分别为388.29 nm(0-0)、387.0 nm(1-1)、386.14 nm(2-2)、385.44 nm(3-3)及385.03 nm(4-4)。实验结果表明,空间约束下的CN分子光谱峰强度明显高于无空间约束下的。另外,通过拟合CN光谱获得了CN分子的振动温度,结果显示,空间约束下的CN分子的振动温度明显高于无空间约束下的振动温度,且高激光能量下的CN分子振动温度高于低激光能量下的振动温度。平行板反射冲击波压缩等离子体羽,使得其温度和数密度增加,增强了激光诱导PMMA等离子体中CN分子的光谱强度。

利用Nd∶YAG纳秒激光脉冲烧蚀硅产生等离子体光谱,通过改变聚焦透镜到样品表面的距离,研究硅等离子体光谱中原子谱线强度和离子谱线强度的变化,主要讨论的谱线为Si(I) 390.55 nm和Si(II) 385.60 nm。结果表明:Si(I)谱线强度和Si(II)谱线强度的变化依赖于透镜到样品表面的距离,随着透镜到样品表面的距离的增大,谱线强度先升高后降低;当样品表面远离焦点时,Si(I)谱线强度高于Si(II)谱线强度;当样品表面接近焦点时,Si(II)谱线强度高于Si(I)谱线强度;激光能量密度升高可使产生的等离子体中更多的原子电离成离子,使得离子谱线强度升高;改变透镜到样品表面的距离能优化激光诱导击穿光谱的辐射强度,同时能优化离子谱线强度与原子谱线强度的比值。

使用纳秒激光激发铝箔产生等离子体,对铝箔进行加热,研究样品温度对激光诱导击穿光谱强度和信噪比的影响;对烧蚀坑的直径进行测量,观察烧蚀坑直径随温度的变化。结果表明:铝的两条谱线强度和信噪比均随温度升高而增大,烧蚀坑尺寸也随温度升高而增大。证实了加热样品可以提高激光诱导击穿光谱的灵敏度。

以硅靶作为烧蚀样品, 研究了空气环境中空间约束的激光诱导击穿光谱.采用5×5组圆柱形约束腔来约束激光诱导的等离子体羽, 直径分别为4、6、8、10、12 mm, 深度分别为2、4、6、8、10 mm.激光脉冲的能量为70 mJ.利用Si(I)390.55 nm谱线分析了不同直径和深度的圆柱形空间约束腔对LIBS光谱强度的影响.结果表明空间约束下激光诱导硅产生的Si(I)390.55 nm光谱强度明显高于无空间约束下的光谱强度.在当前的实验条件下, 不同的约束腔的直径和深度对光谱辐射强度也有较大的影响,当圆柱形约束腔的直径和深度不同时, 获得的光谱强度也是不同的, 表明腔的尺寸对于光发射强度起很重要的作用.腔直径6 mm和深度2 mm的时候Si(I)390.55 nm谱线强度出现最大值.空间约束的增强主要来自激光诱导的等离子体时伴随产生的冲击波, 空间约束腔反弹冲击波并与等离子体进行相互作用, 致使等离子体的温度和密度增加, 最终提高等离子体的光辐射强度.