采用532 nm和1064 nm两种波长的激光光源，分别研究了水体中激光诱导空化气泡及其时间演化过程，以及等离子体辐射光谱，详细讨论了激光波长、聚焦透镜焦点位置对空化气泡和光谱强度的影响。研究表明，在相同的实验参数条件下，激光诱导空化气泡均出现了两个周期的膨胀-收缩振荡过程，但1064 nm波长激光产生的空化气泡直径更大、膨胀速度更快，且其激光诱导击穿光谱（LIBS）强度可达到532 nm波长激光的2.3倍。光谱强度、空化气泡大小，以及它们的稳定性与聚焦透镜焦点位置密切相关，焦点位于水面下10~12 mm时，不仅能产生直径更大且相对稳定的空化气泡，还可以将LIBS谱线强度的相对标准偏差由20%降低至13%，稳定性得到提高。

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是近二十几年发展起来的一种新型材料识别及定量分析技术, 它具有操作简单、 迅速、 可多元素同步检测、 对样品几乎无损耗等优点。 传统的LIBS技术发射光谱谱线强度弱, 导致检测精度低。 在样品表面施加腔体约束或者沉积纳米颗粒可以大幅地增强等离子体发射光谱强度, 同时检测精度以及定量分析时的准确度均可以得到有效提高。 而等离子体的存活时间十分短暂, 通常在1～10 μs之间。 采集时间延迟过短会连同背景噪声一同采集, 采集延迟时间过长则有可能导致采集到的光谱强度低, 因此选择合适的采集延迟时间来获取光谱数据至关重要。 为了研究腔体约束和纳米粒子共同作用下激光诱导击穿光谱时间演化问题, 对烧蚀合金样品产生的等离子体, 采集延迟时间为0.5~5 μs时等离子体时间分辨光谱。 选择Ni Ⅱ 221.65 nm, C Ⅰ 193.09 nm作为目标研究谱线, 分析采集延迟时间变化对谱线强度、 增强因子、 信噪比等参数的影响。 实验结果表明: 在未加约束, 腔体约束激光诱导击穿光谱(cavity confinement LIBS, CC-LIBS)、 纳米粒子增强激光诱导击穿光谱(nanoparticle enhancement LIBS, NELIBS)以及两种情况共同作用下, 随着采集延迟时间的增加, 光谱强度均依次降低; 在施加腔体约束时, 采集延迟时间大于2 μs后谱线强度变得很低; 当表面沉积纳米粒子时, 采集延迟时间大于3 μs仍可以收集到可观数量的等离子体。 当采集延迟时间为1 μs时, 双重作用下的增强因子最高, 可达2.1。 而当有腔体约束参与时, 在采集延迟时间大于3 μs后光谱强度比未加约束时更低; 当只有纳米颗粒沉积时, 信噪比最优, 达到9.52; 双重作用下信噪比的变化趋势与只有腔体约束时的变化趋势基本相同。 纳米颗粒在整个采集延迟时间范围内都有助于检测样品中微量元素, 而腔体约束在延迟时间大时对微量元素的检测起抑制作用。

为了增强激光诱导玻璃等离子体的辐射光谱信号, 采用直径为10 mm的玻璃纤维材质半球空腔对等离子体进行束缚, 对比研究了无约束和约束两种实验条件下的辐射光谱信号.由于激光的聚焦情况对玻璃等离子体特性有较大影响, 实验首先对激光在样品中的聚焦位置进行了优化, 结果表明当样品表面位于透镜焦平面以上3 mm处时激光诱导玻璃等离子体辐射光谱最强.然后采用时间分辨光谱对比研究了无约束和半球空腔约束下光谱强度的时间演变规律, 并分析了谱线强度增大倍数的时间演变, 结果表明在等离子体产生后6~15 μs的时间内, 半球空腔约束下谱线强度呈现出增强的现象, 且具有不同能级的谱线增强程度不同, 当采集延时为10 μs时具有最优增强效果.最后研究了激光能量对半球空腔约束下等离子体辐射增强效果的影响, 研究结果表明, 随着激光能量增大, 谱线增强倍数逐渐增加, 当激光能量超过170 mJ以后, 谱线增强效果开始下降.

我国电站入炉煤种复杂多变, 实时快速获取煤质成分对保障锅炉的安全、 高效、 低污染运行具有重大意义。 将激光诱导击穿光谱（LIBS）技术应用于燃煤煤质测量, 观测了不同波长激光（355, 532和1 064 nm）诱导产生的等离子体时间演变特性和不同电离特性元素的谱线时间特性, 对比了出现屏蔽效应时的能量阈值随激光波长的变化特征, 并研究了激光波长对煤LIBS光谱特性的影响规律。 结果发现: 使用532 nm激光作为激发光源时, 煤LIBS光谱具有最强的谱线信号强度, 且出现等离子体屏蔽效应的能量阈值也较高, 是一种较理想的激发光源, 为LIBS技术在煤质测量领域的工业应用提供了实验依据。

利用增强电荷耦合器(ICCD)光谱探测系统对飞秒激光诱导的Zn等离子体发射光谱进行时间分辨的采集和分析，研究飞秒激光等离子体光谱及其参量的时间演化特性。分析Zn等离子体的连续谱和特征谱的谱线强度随时间的演化，发现连续谱先出现且寿命只有100 ns，随后出现特征谱,对应于不同跃迁的谱强度不同。同时由谱线的展宽和强度及其跃迁能级的相关参数等得到电子密度和温度随时间的演化规律。对谱线频移进行了分析，研究发现在等离子体膨胀初期Zn原子特征谱线(ZnI) 481.0 nm的特征谱线存在较大红移，可达到0.23 nm，延时300 ns后，红移变得很小。频移随电子密度的变化近似呈线性关系。

研究了在非均匀磁场作用下的海森堡XXZ自旋模型的时间演化情况。首先对纠缠度的定义进行了合理推广并证明,将其应用于混合自旋模型中。然后通过对哈密顿量的求解,找到了不同初态下系统随时间演化的密度矩阵。再进行数值计算,从而得到系统的纠缠度,分析了纠缠度随时间的变化情况,讨论了各个参数以及系统初始状态对纠缠度的影响。

为了深入研究激光诱导等离子体的物理特性，提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的测量精度和可靠性，对激光诱导等离子体的时间演化过程进行了实验研究。采用ICCD相机对激光诱导铝合金等离子体进行快速成像，发现激光诱导铝合金等离子体的寿命大约为30 μs，等离子体呈现明显的分层结构，并且不同区域的面积和温度在等离子体的时间演化过程中呈现不同的特征。通过玻尔兹曼斜线法和Stark展宽法计算了铝合金等离子体电子温度和电子数密度的时间演化规律。实验结果表明，等离子体的电子激发温度在6000 K~9000 K之间，且前3 μs下降较快；等离子体电子数密度为1017 cm-3量级，并随ICCD探测延迟时间缓慢降低。等离子体电子温度和电子数密度的时间演化规律与ICCD相机快速成像结果一致。

基于Jaynes-Cummings模型的SU(2)群结构,用代数方法求得该模型的时间演化算符。 作为该解法的应用,精确给出了初始态为 |e,n? 情况下系统随时间演化到任一时刻t的状态 |Ψ(t)?, 并求出了系统初始态为 |g,α? 的情况下,系统在任一时刻t处于激发态的几率Pe(t)。最后讨论了该解法的优越性。

研究了各向同性海森堡XY链在非均匀磁场中纠缠的含时演化以及热纠缠的问题。纠缠在量子信息领域是十分重要的资源， 关于纠缠的度量和含时演化的研究非常必要。对共生纠缠度进行了理论计算，通过数值模拟进行了分析。如果外磁场很小， 最近邻耦合系数很大，共生纠缠度就在0和1之间振荡。如果外磁场很大，最近邻耦合系数很小，共生纠缠度的最大值会变小，甚至会消失。 同时，随着海森堡自旋链中自旋数目的增加，纠缠会减小。随着温度的升高，热纠缠会快速下降。随着外磁场的增加，热纠缠也会下降。 只有系统的非均匀度增加时，热纠缠才会增加。