激光诱导击穿光谱技术目前已用于国内大科学装置EAST托卡马克壁诊断。 在真空环境下， 如何提升LIBS定量分析准确性是其进一步发展的瓶颈问题之一。 在真空中， 激光诱导等离子体具有高度时空非均匀性， 对等离子体时空演化行为的研究， 理解各个物种的演化规律， 是进一步改进LIBS定量分析准确性的重要内容。 针对托卡马克第一壁和偏滤器的材料相关的不同元素， 该工作在真空环境下利用波长为1 064 nm、 脉宽5 ns、 功率密度6.3 GW·cm-2的脉冲激光对三元合金-碳化钨铜((WC)70Cu30)进行烧蚀产生多组分等离子体， 使用线性阵列光纤实现了对发射光谱的时空分辨测量。 以三种元素C Ⅰ 833.51 nm， C Ⅱ 657.81 nm， Cu Ⅰ 515.32 nm， Cu Ⅱ 512.45 nm， W Ⅰ 429.46 nm， W Ⅱ 434.81 nm六条谱线为研究对象， 研究了激光烧蚀等离子体不同辐射机制的时间尺度以及多组分等离子体在扩张过程中发生的元素“空间分离”现象和“离子加速”现象。 根据连续背景和六条谱线的时间演化规律， 观察到连续辐射主要发生在等离子体膨胀早期80 ns内， 离子谱线在30～300 ns， 原子谱线在100～1 000 ns。 空间分辨实验研究发现， C、 Cu、 W元素对应原子及离子的空间分布均有所不同， 即真空中激光烧蚀多组分等离子体在扩张过程中发生了元素“空间分离”现象。 将六条谱线的峰值位置和时间进行线性拟合， 获得了对应物种的扩张速度， 其速度范围在4.2～34.9 km·s-1。 结果表明， 相对原子质量越小， 对应粒子的速度越快（C Ⅰ>Cu Ⅰ>W Ⅰ， C Ⅱ>Cu Ⅱ>W Ⅱ）; 对应元素的离子速度大于其原子速度（C Ⅱ>C Ⅰ, Cu Ⅱ>Cu Ⅰ, W Ⅱ>W Ⅰ）。 利用元素“质量分离效应”和“瞬态鞘层加速”的物理机制， 对激光等离子体元素“空间分离”以及“离子加速”现象进行了讨论和解释。 该研究结果为LIBS理论模型建立提供了重要的实验数据参考， 也为提高真空LIBS定量分析准确性提供了新思路。

在针-针电极结构的放电装置中以环境空气作为工作气体, 大气压下产生了刷形等离子体羽。 尽管使用的是直流电源, 但放电发光呈现出脉冲性质, 发光脉冲频率几乎不受气体流速的影响, 但与电源输出功率成正相关关系。 等离子体羽的长度与气体流速或者电源功率成正相关关系。 通道出口附近, 7774 nm的氧原子谱线强度分布是非对称的, 阴极附近处的谱线强度高于阳极附近处的谱线强度。 远离通道出口位置, 谱线强度逐渐趋于轴对称分布。 电学特性和10 μs曝光高速影像结果表明, 空气等离子体羽实际上是由拱形放电丝在远离通道出口的运动过程中叠加而成, 同时放电从弧光放电丝向均匀辉光放电转化。

近年来对水中高压脉冲放电等离子体特性的诊断研究越来越受到重视。 测量单个放电脉冲放电等离子体的时间-空间分辨发射光谱, 有助于研究水中脉冲放电等离子体的时空演化动力学特性和规律。 在本研究中将四分幅超高速相机和单色仪结合, 构建了一种跟踪单个放电脉冲的高速时空分辨光谱仪, 开发了相应的光谱分析软件。 用波长632.8 nm的He-Ne激光器, 在1 200 g·mm-1刻线光栅条件下对光谱仪的性能进行了测试。 结果表明: 对应He-Ne氦氖激光632.8 nm谱线的像素分辨率为0.013 nm。 在曝光时间20 ns时, 单色仪狭缝宽度0.2 mm时632.8 nm谱线的仪器展宽为(0.150±0.009)nm, 仪器展宽随着狭缝宽度的增加呈现增大趋势。 曝光时间的变化不会引起仪器展宽的变化, 能够确保在调节相机曝光时间的过程中不影响光谱仪性能。 利用该高速分辨光谱仪对水中纳秒火花放电发射光谱进行了测量, 单次曝光获得了单一脉冲放电等离子体时空演化光谱。 今后进一步完善实验室的电路条件消除放电干扰, 可以对单个放电脉冲进行更细致的测量, 为研究单个放电脉冲等离子体参数的时空演化特性提供良好的技术手段。

利用从头计算方法，在密度泛函理论上，计算了硝基苯胺(para-Nitroaniline, pNA)分子的电偶极距。通过严格求解麦克斯韦-布洛赫方程，研究了周期量级超短脉冲激光与硝基苯胺分子材料的相互作用， 研究显示当超短脉冲在分子中共振传播时，会出现高频与低频成分，随传播距离的增加，频谱的展宽越来越明显，而分子能级占有率之差在电场为零时，表现出一种台阶的特征;当超短脉冲激光在该分子介质中非共振传播时，脉冲激光频谱中明显地出现了二次谐波成分。

利用激光大气传输4维程序对激光大气传输相位不连续点的时空演化特征进行了数值计算.仿真计算了相位不连续点随光波传输的产生和湮灭过程,以及某一固定传输位置处,畸变光场内的相位不连续点随时间的变化情况.计算结果表明,相位不连续点是随着波前运动的,并且可以成对地产生或湮灭;当传输路径中的某一位置固定时,垂直于传播方向的畸变光场内的相位不连续点所在的位置随时间的变化是不确定的,但在传输条件一定的情况下,该位置处的相位不连续点数目的统计平均值是可以确定的.

利用麦克斯韦．布洛赫耦合方程，研究了激光脉冲在4，4′-二甲氨基二苯乙烯分子材料中的共振传播，探讨了激光脉冲在传播中的时空演化情况。在数值计算中考虑了各种阻尼效应。

在柱对称条件下,利用耦合的布洛赫-麦克斯韦(Bloch-Maxwell)方程,研究了激光脉冲在原子蒸气介质中的共振传播。考察了脉冲在时空中的演化。数值计算结果表明激光脉冲在传播中,由于自感应透明与光波的衍射效应,表现出复杂的相干现象。