强飞秒激光在大气中的成丝过程伴随着自聚焦、群速度色散和等离子散焦等非线性光学现象，对于研究激光雷达、新型光源、人工降雨、大气污染物探测、激光远程探测和激光遥感等具有重要意义。飞秒激光在大气中传输时，通常会由于大气湍流导致的空气折射率扰动以及飞秒激光初始能量分布不均匀而产生随机多丝现象，从而影响了光丝的能量分布，缩短了光丝的传播距离并降低了光斑质量，限制了光丝的实际应用。本文介绍了近20年来国内外有关多丝调控研究的进展，分析了调节入射光束的椭圆率、改变激光场强梯度、调制激光相位、引入像散等多丝调控手段，旨在为研究飞秒激光多丝调控提供参考。这些调控手段都能在一定程度上消除多丝产生的随机性，但仍然存在多丝分布控制精度不高、激光能量损耗偏大、激光传输距离不够远等问题。因此，对多丝的调控还有待更加深入的研究。

随着激光技术的不断发展,特别是啁啾脉冲放大技术被提出以来,超强激光脉冲驱动的离子加速研究逐渐吸引了国内外科学家们的广泛关注,在离子能量提升、发散角控制和单能性提高等方面相继取得一系列重要进展。由激光与等离子体相互作用产生的离子束具有能量高、脉宽窄和方向性好等特点,具有许多潜在应用。本文通过回顾激光驱动离子加速的研究历程,对离子加速的主要作用机制、基本理论模型、数值模拟和实验研究等进行详细的阐述,同时对激光驱动离子加速的重要应用进行归纳总结。最后根据当前国内外大型激光装置的发展趋势,对极端光场中的离子加速进行展望。

超强超短脉冲激光广泛应用于粒子加速以及新型X射线辐射源产生。较长的激光脉冲上升前沿直接影响激光应用效果。等离子体薄膜靶作为新型光学介质开关，可以有效降低超强激光脉冲前沿上升时间，优化激光等离子体相互作用参数。采用一维理论分析和粒子模拟方法研究了等离子体薄膜靶实现超强激光脉冲整形的机制。研究结果表明，薄膜靶通过对激光脉冲的非线性调制，可有效实现脉宽缩短和脉冲陡化；对比单层靶调制结果，选择参数优化的双层靶，可进一步优化脉冲整形效果，获得更短脉宽和更高振幅的激光脉冲；对于峰值振幅高于薄膜靶击穿阈值的超强激光，脉冲上升前沿可得到明显陡化，薄膜靶的击穿是产生这种脉冲整形效果的直接原因。