为了研究有限长激光脉冲在部分离化等离子体中的传播特性,采用变分法推导出有限长激光脉冲在部分离化等离子体中的参量演化方程,分析了尾波场、相对论自聚焦和部分离化非线性极化强度的影响因素;通过分析焦斑半径和脉冲宽度满足的耦合方程,讨论了横向和纵向尾波场影响下的激光脉冲传播特性.结果表明,由于焦斑半径和脉冲宽度的耦合,激光脉冲在部分离化等离子体中传播必须满足一定条件;在部分离化等离子体中,考虑激光传播时脉冲宽度的变化是有必要的;对给定强度的激光脉冲,等离子体密度不变时,随着电离程度增大,尾波场会进一步增强激光脉冲的自聚焦,其中纵向尾波场比横向尾波场对激光脉冲的自聚焦作用更明显.这一结果对有限长激光脉冲电离诱导自注入及尾波场加速电子的方案具有理论指导意义.

采用变分法给出了强激光脉冲在部分离化等离子体中传播的参数演化方程，其中考虑了相对论自聚焦、有质动力激发尾波场以及部分离化非线性极化强度的影响。通过非线性动力学分析的方法，得到了强激光脉冲以恒定焦斑半径传播时的激光、等离子体参数匹配条件。研究表明: 在部分离化等离子体中，激光自聚焦随着电离程度的增大而增强; 有质动力激发的尾波场进一步增强激光脉冲的自聚焦; 相对于等离子体密度而言，激光强度对激光脉冲的自聚焦更有影响。

针对线偏振光场,提出一个原子极化模型.假设原子核为静止不动的正电背景,束缚电子不发生再电离,自由电子与离子也不发生复合,电子对电场的响应是瞬时的,并用旋转椭球来近似描述电子云的形状.通过此模型,可解析地计算出不同电离状态原子的第1阶线性和第3阶非线性极化率、相应的极化电流、以及极化介质(原子)的折射系数.在低场近似下,这些结果可自洽地过渡到传统的非简谐振子模型,并可得到对应的谐振子的固有频率和非线性系数.