水下激光等离子体爆轰波能够作用于微球表面产生推力进而推动微球运动。本课题组依据水下激光等离子体爆轰波的作用机理，提出了激光等离子体爆轰波定点清除血栓的方法。以血液为介质建立血管血栓模型，采用光纤激光器作为动力，进行激光等离子体爆轰波血栓推进的机理研究及数值模拟。结果显示：激光等离子体爆轰波对血栓表面有一定大小的强推力作用，能量为20 μJ的激光对直径为2 mm的下肢静脉血栓表面的峰值推力可以达到1.0 N，而且峰值推力的大小取决于激光能量以及血栓的尺寸和形状。水下光纤激光等离子体推进微球和团簇实验进一步证明了激光等离子体爆轰波定点清除血栓和打散团簇的可行性，为聚集型血栓团簇的定点清除提供了一种可行方法。

由于等离子体是激光诱导击穿光谱（LIBS）的光谱源, 其内部粒子的分布结构将直接影响LIBS谱线的信噪比, 因此研究等离子体粒子分布结构和动态膨胀过程对提高LIBS的定量测量精度具有指导意义。 利用时间、 空间、 波长分辨的双波长差分成像技术分析激光诱导铝锡合金产生的二元等离子体, 获取等离子体内各态粒子发射率的时空分布图像, 以期探索不同激光支持吸收波（LSAW）类型的等离子体内各态粒子时空分布结构的演化机制。 实验通过低、 高激光辐照度的脉冲激光, 分别构建了激光支持燃烧波（LSCW）和激光支持爆轰波（LSDW）型等离子体。 通过观察等离子体的形态、 内部结构、 粒子分布、 粒子寿命, 结合元素的物理性质及谱线属性, 分析了激光与金属及等离子体之间的相互作用, 形成了二元激光等离子体的时空演化机制。 结果表明: （1）激光辐照度会改变等离子体的粒子分布结构; （2）低辐照度激光诱导产生的LSCW型等离子体内部有明显的层状分布, 激光主要吸收区位于蒸汽等离子体, 此时粒子的寿命较短, 分布结构主要依赖于元素熔点, 低熔点元素会先从难混溶合金表面熔化并析出, 分布于蒸汽等离子体顶部; （3）高辐照度激光产生等离子体的传播模型为LSDW型, 其内部蒸汽等离子体与冲击气体层有很大的混合区域, 激光主要被冲击气体层所吸收, 此时粒子寿命延长, 分布结构主要依赖于元素的相对原子质量。 高激光辐照度会使难混溶合金表面烧蚀区域内的粒子同时汽化, 粒子速度与相对原子质量的平方根成反比, 即相对原子质量小的粒子飞行速度快, 分布在蒸汽等离子体顶部。 以上等离子体粒子分布结构的时空演化机制有望普适于其他元素甚至多元等离子体情形。

针对激光吸收光谱技术波长调制方法测量技术，提出了一种非分光多谱线二次谐波测量方法。通过调整谱线间相对位置，在无需光栅等分光装置条件下可实现对多谱线调制信号的解调制，进而在线测量气体温度。基于7185.60 cm^-1/7444.35 cm^-1 H₂O吸收谱线讨论了调制系数和谱线间相对位置对于测量的影响，结合调制信号频谱图分析了不同调制频率工况下的二次谐波提取方法。利用数值仿真方法建立了脉冲爆轰过程复杂流场变化模型，采用提出方法对脉冲爆轰过程燃气温度进行了测量，验证了该方法的正确性。研究结果对复杂环境条件下波长调制测量方法的应用具有重要意义。

为满足爆炸冲击作用下物质界面的速度测量需求，设计了一种复合式多点测量的速度干涉仪。采用物方和像方双远心光路，将光纤阵列出射的照明激光定点投射到待测物面上，实现了针状滴注式照明，充分利用了照明激光能量，且保证了待测物面在运动过程中具有恒定的照度。成像系统像面采用末端为大芯径的锥形光纤接收信号光，既保证了物面运动过程中信号光与光纤的有效耦合，又保证了信号的单模输出，以便进入单模光纤马赫-曾德干涉仪进行差频干涉。采用具有微小楔角、沿直径方向镀矩形带状45°反射膜的反射镜，将照明光路与成像光路同轴，并校正了成像系统的大量像散。该干涉测量系统在物面运动10 mm的行程中，物面滴注式照明照度保持恒定，像面光斑大小没有超出大芯径的光纤芯径。此光学系统能够满足爆炸冲击界面的大行程速度测量需求。

采用凝聚炸药爆轰和气相爆轰分别制备碳包铜纳米颗粒,并利用XRD,Raman和TEM等方法对合成纳米产物进行对比分析。其中凝聚炸药爆轰法以柠檬酸铜干凝胶、油酸和黑索金为原料按照一定比例配成爆炸源,在氮气的保护氛围中引爆; 而气相爆轰法以乙酰丙酮铜为原料,分别以H2和O2,H2和空气为爆炸源,在负氧条件下引爆。通过XRD,Raman和TEM分析结果表明,两类爆轰法均可得到分散性良好的碳包覆铜纳米颗粒,碳壳石墨化程度较高。气相爆轰可以合成10 nm以下的纳米晶粒,而凝聚炸药爆轰合成的晶粒尺寸在20~40 nm,且存在较多空壳结构; 气相爆轰产物其碳壳尺寸在2~3 nm,凝聚炸药爆轰产物其碳壳尺寸在2~5 nm。

改变初始温度以及分别使用甲烷和乙炔气体作碳源时气相爆轰合成碳纳米管,研究了初始温度与不同碳源对碳纳米管的影响。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、拉曼(Raman)光谱等对碳纳米管进行表征。结果表明,随着初始温度的升高,所合成的碳纳米管的产量减少且石墨化程度降低,但管壁会变得光滑且管径有所增加。当使用乙炔时,所合成的产物中没有碳纳米管,而是合成了石墨化程度较高的无定形碳,随着催化剂量的增加,产物中碳包覆颗粒增多且包覆层清晰可见,但存在结构缺陷。当初始温度在110~130 ℃时,使用甲烷气体运用气相爆轰的手段是合成碳纳米管的较佳方案。

根据时-空守恒元算法得到的脉冲爆轰发动机管外流场分布结果, 针对燃气流场分布进行了重建模型假设, 给出了一种基于多谱线吸收光谱技术的爆轰发动机管外流场燃气参数测试方法, 并对重建模型偏差及计算方法误差进行了仿真研究。 针对80 mm口径无阀式气液两相连续脉冲爆轰发动机设计搭建了爆轰燃气管外流场测试系统, 通过10 kHz高频扫描四条H2O吸收谱线采用直接吸收法结合时分复用技术同时对爆轰燃气流场进行扫描测试, 实现了脉冲爆轰发动机管外流场的在线监测, 并通过多点同时测试首次对管外流场燃气温度分布进行了重建, 验证了测试方法的可行性。 本研究为拓展激光吸收光谱技术应用于爆轰领域全方面诊断提供了实验支撑, 对推进爆轰机理研究、 爆轰噪声影响因素及噪声控制研究具有重要意义。

为评估化学激光器燃烧室中爆轰的影响，分析了氟化氘（DF）化学激光器在某次出光实验中燃烧室产生的爆轰问题，采用时空守恒元与求解元（CE/SE）方法对该爆轰过程进行了数值模拟。结果表明，燃烧室中爆轰的产生与传播使得燃烧室瞬态压力剧增，由此产生的振动、冲击和扭矩作用导致光学谐振腔失调，从而影响了激光器的正常出光。研究结果对DF激光器的优化设计及安全运行具有指导作用。

爆轰物理、冲击波物理、强激光等众多领域均提出了对多个目标同时进行测速的要求, 从而急需研制多点测速系统。论述了光子多普勒测速的工作原理和光路结构, 计算了整个光纤链路上的功率变化, 分析了多点光子多普勒测速系统最大通道数量的各个影响因素及影响程度。根据分析结果, 研制了一套八通道光子多普勒测速样机, 可对8个测点进行同步测速, 并进行了爆轰加载金属飞片和粒子的验证实验。实验结果表明, 在测试条件逐渐恶化, 探头接收效率逐渐降低的情况下, 样机对单个或多个运动目标均达到了较好的速度测量结果, 获得了信噪比较高的待测目标速度曲线。研究结果对于深入探索多点激光测速技术及其应用极具参考意义。

研究爆轰试验高速摄影中, 闪光灯和摄影机快门失灵引起试验失败问题, 提出对试验操控装置和闪光灯电源改进措施。首先, 在实验操控上增加防止仅雷管起爆的逻辑控制, 并采用集中控制, 分布检测设计；其次, 在闪光氙灯电源中, 采用伪火花开关和多节LC(电感-电容)脉冲形成线技术, 解决氙灯存在的自闪、不引燃和光强不均。此外, 还解决了装置研制中遇到的电磁干扰、同步引燃等问题。通过改进, 有效地防止了爆轰试验中高速摄影光学影像丢失情况和底片曝光不均匀现象, 介绍了主要元件、线路和系统、实验结果及研制过程。