聚甲氧基二甲醚（PODE）燃料特性和富氧燃烧方式都具有改善压燃式发动机喷雾燃烧过程及碳烟排放的潜力,近年来受到了较为广泛的关注。然而,目前在宽广氧浓度范围内尤其是富氧条件下关于PODE喷雾燃烧的系统性研究较为缺乏,相关燃烧机理亟待揭示。因此,本文在一台可视化定容燃烧弹中,采用多种光学诊断方法对宽广氧浓度范围内的PODE喷雾燃烧过程开展了研究。首先,利用火焰自发光高速成像研究宽广范围氧浓度变化（15%-80%）对PODE火焰形态结构、自发光特征和燃烧历程等方面的影响,并基于火焰自发光光谱分析富氧条件下（40%-80%）不同典型物种特征光谱及其空间分布。结果表明,PODE喷雾火焰自发光以蓝色化学发光为主,富氧条件下火焰前锋面出现黄褐色区域。随着氧气浓度的增加,火焰形态结构发生明显变化:火焰浮起区域向喷嘴靠近,火焰贯穿距缩短,宽度变窄,自发光亮度和发展速度增加。氧气浓度的提高会使滞燃期缩短,着火稳定性提高,但燃烧更加充分剧烈也易导致火焰前锋产生波动。当氧气浓度大于60%后,充足的氧气供给使其对PODE喷雾燃烧过程的影响减弱。根据光谱结果可知,PODE喷雾火焰辐射由一氧化碳（CO）和羟基（OH）等燃烧中间产物发出的化学发光以及二氧化碳和水等燃烧产物产生的高温热辐射组成,并由化学发光主导,无碳烟辐射,即可以实现无碳烟燃烧。在此基础上,采用羟基自发光成像研究氧气浓度对PODE喷雾火焰浮起长度（LOL）的影响,然后基于改进的阿贝尔逆变换方法分析不同氧浓度下OH*分布特性。结果表明,氧浓度从15%增大到40%,LOL迅速减小,氧浓度进一步增大到80%,LOL下降幅度逐渐减缓直至基本保持不变,即高氧条件下氧气浓度对LOL的影响减弱。高氧条件下PODE喷雾火焰中的OH*主要分布在外围扩散火焰薄层中,火焰内部主要分布着液相燃油喷雾、浓混合气与燃烧中间产物,OH*辐射强度在预混反应区下游附近达到最大,火焰中下游以CO氧化反应为主。随着氧浓度的增大,OH*自发光高强度区域向火焰中上游集中。本文研究对于深入认识富氧条件下的PODE喷雾燃烧特性,进而实现压燃式发动机高效清洁喷雾燃烧过程具有较重要的参考价值。