本文从理论上研究了空气中激光烧蚀铝靶形成等离子体的机理,提出了相关理论模型,并针对击穿阈值进行了实验研究。首先总结了影响靶材击穿阈值的因素,从自由电子密度速率方程出发,考虑雪崩电离机制和多光子电离机制,分析了初始电子密度对空气的击穿阈值的影响。通过比较空气中靶材与靶表面空气击穿的阈值,证明了在空气中金属击穿阈值附近可以不考虑空气的击穿。在现有模型的基础上建立了一个标压下空气中1064nm波长的激光烧蚀铝靶形成等离子体的一维理论模型。模型中将等离子体视为一种特殊流体,描述了热传导、蒸气等离子膨胀、等离子体形成以及等离子体屏蔽等环节。模型中考虑了空气中氮的电离、金属和空气混合物的粘滞系数、逆韧致吸收和多光子电离,以及混合物蒸气对靶表面作用的动量冲量。根据这个模型,可以得到靶材内部的温度分布、蒸气密度、速率及温度分布、金属的电离度、电子密度等参数。该模型也适用于击穿阈值附近的情况。分别通过干涉法、阴影法以及光偏转法等光学方法,对空气中激光击穿铝靶的阈值进行测量。通过对高能量激光入射时产生的信号进行分析发现,在现有条件下,光偏转法能够直观判断是否有等离子体产生。通过观察信号在相应时间内是否有分别居于原始探测光两侧的反转为依据,能够直接判断是否产生了激光等离子体,从而为激光击穿阈值提供了新的判据。由于目前还没有阈值附近激光等离子体特征参数的实验数据报告,本文的理论模型及实验结果为合理控制空气中激光烧蚀靶材过程中的相关参数提供了依据和参考。