设计了一种准光反射聚焦方式的微波放电大气等离子体实验装置，装置包括大气环境模拟室和微波辐射聚焦系统。辐射微波在腔室中心形成kV/cm量级的非均匀强场，击穿大气产生等离子体。通过仿真计算了腔室内的空间辐射场分布，并利用小信号传递的方式进行测量，测量结果与仿真相符，形成的等离子体形态与辐射场分布强弱一致。电磁场在聚焦区域形成驻波，等离子体出现明显分层现象。实验通过拍照记录了不同参数条件下的等离子体图样，等离子体形态随气压升高而收缩，放电区域受场强和气压共同影响。对实验结果进行分析，验证了该装置的能力。

探索提高真空击穿阈值的方法，对脉冲功率技术的发展和应用具有重要意义。在金属表面电子发射理论分析的基础上，采用有限元法计算电极表面电场随二极管电压的变化规律，设计实验系统，并开展实验研究。实验对比钛合金TC4阴极在不同表面粗糙度下真空击穿阈值，实验表明，当阴极表面粗糙度(轮廓最大高度Rz)分别为26.13?m,10.41?m,6.75?m,1.12?m,0.13?m时，击穿阈值分别为306?kV/cm,345?kV/cm,358?kV/cm,392?kV/cm,428?kV/cm。当Rz由26.13?m减小至0.13?m时，击穿阈值提高39%。金属表面击穿阈值随Rz减小而提高，减小金属表面的Rz，是提高真空击穿阈值的有效方法。

为了研究等离子体产生时的气体击穿特性，利用低气压条件下气体击穿场强阈值模型，分析了He、Ne、Ar、Kr、Xe和Hg蒸汽等6种典型放电气体的击穿阈值随入射波频率、电子温度、气体压强以及气体温度的变化规律。结果表明: 气体击穿阈值随气体压强的增大而减小，随气体温度、电子温度和入射脉冲频率的增大而增大。气体压强和入射频率对击穿阈值的影响大于气体温度和电子温度，在所考虑的范围内，气体压强对击穿场强的影响约为100 V/m，入射脉冲频率对击穿场强的影响为50~300 V/m，气体温度和电子温度对击穿场强的影响为20~30 V/m。当考虑气体压强、气体温度以及电子温度等因素的影响时，各种气体的击穿场强阈值产生的变化规律相类似；但考虑入射频率的影响时，不同气体的击穿场强阈值差异很大。在所考虑的典型放电气体中，Xe具有最低的击穿场强阈值，He的击穿阈值最大。

随着110 GHz高功率太赫兹波功率容量的提升，其引起的大气击穿问题越来越受到重视。将若干等效电离参数表达式引入到电子雪崩密度方程中，计算了不同压强下的大气击穿阈值。结果表明，由Ali等效电离参数得到的110 GHz击穿阈值与实验数据符合得很好。在此基础上，利用Ali等效电离参数对逃逸传输能量密度与太赫兹波振幅的关系进行了分析。结果表明，当太赫兹波振幅小于击穿阈值时，逃逸传输能量密度随功率密度的增加线性增加;当太赫兹波振幅大于击穿阈值时，逃逸传输能量密度随功率密度先减小后增大。

从等离子体中自由电子密度速率方程出发，考虑到脉冲激光在聚焦区域的特征以及液体中光击穿的实验情况，提出了等离子体椭球模型.通过该模型的建立，对自由电子密度速率方程中电子扩散速率进行了修正，在理论上得到了光击穿的阈值.结果表明，等离子体椭球模型计算出水的击穿阈值更符合实验情况.

为了研究飞秒激光诱导水光学击穿阈值随激光脉冲参数的变化关系,采用四阶Runge-Kutta方法对飞秒激光诱导水光学击穿的椭球体模型进行了不同脉宽(40~540 fs)、波长(400~1 200 nm)和光斑尺寸(0~200 μm)下的数值模拟。通过控制变量法得出阈值光强与这些激光脉冲参数的关系曲线图,据此定性分析了阈值光强与激光脉冲参数的变化特征趋势。应用光强与功率、能量、辐照曝光量和电场强度之间的关系,得到了它们随激光脉冲参数脉宽、波长和光斑尺寸的动态关系,这为进一步研究飞秒激光与水和含水介质的相互作用提供了理论依据。

基于飞秒激光脉冲在焦点区域的成形特征和速率方程,通过对自由电子密度速率方程中电子扩散速率和雪崩速率的修正,提出了适用于飞秒激光脉冲诱导水光学击穿的椭球体(ETS)模型。采用四阶朗格-库塔(Runge-Kutta)方法对该模型进行了脉宽为100 fs和300 fs情况下的数值模似。得到了光学击穿阈值以及击穿区域内不同时刻的电子分布,并且预测了焦点区域内不同位置处自由电子随时间的变化趋势。结果表明,用ETS模型计算出的水的击穿阈值较传统模型更好地与实验结果吻合。

针对大气中飞行器的等离子体隐身问题,数值计算了ns量级强激光击穿大气的阈值,讨论了一些相关条件对阈值的影响.结果表明:对于ns量级的入射激光,波长越长,大气的击穿阈值越小;气压越大,击穿阈值也越小;气体中存在的初始电子对不易产生光电离的长波长入射激光的击穿阈值,有明显的减少作用,但对短波长入射激光的击穿阈值几乎没有影响;脉宽越宽,激光辐照的时间越长,大气击穿的阈值越小.

The influence of optical breakdown on stimulated Brillouin scattering (SBS) process is investigated with purified CCl4, acetone, and CS2 mediums which are obtained through 0.22-μm pore-size filter. Experiments are conducted with a Nd:YAG Q-switched laser system. The optical breakdown threshold, the reflectivity and the stability of SBS in both purified and unpurified mediums are determined and compared. The improvement of optical breakdown threshold is observed more or less in all purified mediums. In the condition that optical breakdown does not occur after the medium purified, the energy reflectivity and the stability of SBS both show improvement. Therefore, the characteristics of SBS can be improved by purifying the mediums to obtain higher optical breakdown threshold which reduces the influence of optical breakdown on SBS process.