为研究脉冲激光斜入射烧蚀铝靶冲量耦合机理, 直接测量其宏观冲量耦合特性是其中一种手段, 但激光烧蚀包含多种物理过程, 仅仅研究其宏观力学性能难以深入分析冲量形成机理, 脉冲激光烧蚀形成的等离子体羽流喷射是诱发力学效应的重要过程, 因此, 在研究宏观力学性能的基础上, 通过开展脉冲激光斜入射烧蚀铝靶等离子体羽流及发射光谱特性测量研究, 深入分析脉冲激光烧蚀冲量耦合机理。 围绕单脉冲1064nm激光斜入射烧蚀铝靶开展研究, 首先通过构建高速摄影测量系统和发射光谱测量系统, 获得了典型激光能量密度斜入射烧蚀铝靶产生的等离子体羽流图像、 等离子体光谱图像和等离子体发射光谱, 基于等离子体发射光谱, 利用Boltzmann作图法和Stark展宽法, 分别研究了脉冲激光多种斜入射角度下等离子体温度、 电子数密度随能量密度的变化关系; 通过搭建扭摆微冲量测量系统, 研究了脉冲激光多种斜入射角度下, 沿着激光入射方向的冲量耦合系数随能量密度的变化。 研究中遵循从羽流微尺度演化过程到冲量宏观力学性能测量分析的研究思路。 实验结果表明, 随着能量密度的增加, 等离子体羽流发光强度增强, 羽流离化程度增加, 等离子体温度、 电子数密度均先迅速增加, 冲量耦合系数也迅速增加; 当能量密度大于15 J·cm-2时, 由于等离子体屏蔽效应, 等离子体温度、 电子数密度均逐渐趋于饱和, 最终导致冲量耦合系数随着能量密度的增加而减小; 此外, 随着入射角度的增加, 等离子体温度、 电子数密度均逐渐减小, 导致冲量耦合系数也随之减小。 研究结果表明, 利用高速摄影和发射光谱可较好地分析脉冲激光烧蚀冲量耦合机理, 研究结果可为激光空间碎片清除、 空间微推力器、 空间非合作目标消旋等空间应用的关键参数优化提供参考。

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。

开展了激光诱导等离子体屏蔽冲击波演化过程研究。利用光学阴影成像诊断技术, 分析了纳秒激光透过玻璃聚焦在铝靶表面上分别产生的等离子体与冲击波碰撞的时间和空间演化过程。随着玻璃与铝靶间距增加，冲击波碰撞时间增加。研究结果表明，冲击波相互碰撞时本身并不发生相互作用，而是等离子体与冲击波发生作用，出现冲击波波前畸变甚至破碎现象，存在等离子体屏蔽冲击波过程，最后探讨分析了等离子体屏蔽冲击波物理机制。

以美国ABL系统激光**为例, 分析了高超声速飞行器高温流场气体影响激光**毁伤效应的一些主要因素, 包括气体击穿、等离子体屏蔽效应、烧蚀产物颗粒的影响。结果表明: 通常情况下, 流场电子数密度小于1017 cm-3, 流场本身等离子体特性不会引起对激光的等离子体屏蔽效应；只有在0.5 km射程以内和宽脉冲激光引起的高压流场(约10 MPa以上)气体击穿, 才会导致明显的等离子体屏蔽效应, 但在实际战场条件下这种情况一般不会发生；对采用烧蚀手段进行防热的飞行器而言, 飞行高度大于10 km, 并且基于自由来流流量的无量纲化烧蚀流量小于10-2左右时, 烧蚀产物颗粒不会引起激光的衰减。

本文研究了近理想等离子体中的电子弹性散射过程.利用Debye-Hückel模型考虑等离子体环境对电子与离子间相互作用的屏蔽效应.结合分波法计算了不同Debye长度情况下,电子与不同核电荷数离子散射的分波相移和微分散射截面.研究了散射波函数、分波相移和微分截面随等离子体屏蔽参数的变化规律.最后,基于Spitzer公式, 初步讨论了分波法计算的等离子体的电导率与卢瑟福公式计算的电导率之间的区别.

利用脉冲Nd:YAG激光作用在铝、铜靶上,研究了不同入射激光能量下冲量耦合系数和离焦量之间的关系,以及不同功率密度情况下冲量耦合系数和光斑直径的关系.实验表明铝靶在入射激光脉冲能量由75.8 mJ增加到382.3 mJ时,冲量耦合系数峰值对应的最佳离焦量由-10 mm处远离焦点向透镜方向移到-18 mm,而对应的激光功率密度仅由2.0×109 W/cm2增加到3.9×109 W/cm2;铜靶实验规律和铝靶类似.等离子体屏蔽的吸收作用导致了冲量耦合系数达到最大值后迅速降低.铝靶在入射激光功率密度由0.7×109 W/cm2增大到1.0×1010 W/cm2时,冲量耦合系数随光斑直径增大而增大,对应变化斜率由5.2×10-5 N·s/(mm·J)增大到49.2×10-5 N·s/(mm·J),表明了稀疏波对冲量耦合系数的削弱作用随入射激光功率密度增加而增加,随光斑直径增大而减小.

文章对眼组织细胞内的激光等离子体诱导蚀除的发展现状、物理机理及未来趋势做了综合评述,并从理论上解释了眼组织内等离子体的屏蔽机制,同时提出了更有效蚀除即把副作用降低到最低限度的解决办法.

采用20 kW CO2激光加工系统焊接低碳钢,研究了辅助气体对等离子体屏蔽临界功率密度的影响。研究结果表明,辅助气体不同时等离子体屏蔽临界功率密度由小到大的排列顺序为：Ar→N2→CO2→He。Ar作为辅助气体时,等离子体屏蔽的临界功率密度可以低至1.85×10 6 W/cm2。辅助气体对等离子体屏蔽临界功率密度的影响主要取决于气体的导热性和解离能,相比而言,气体电离能的影响是次要的。采用Ar作为辅助气体时,等离子体屏蔽临界功率密度低的原因主要在于Ar的导热性能差,激光支持的燃烧波(Laser-supported Combustion Waves,LSC)波容易过热和扩展。