高功率密度(10⁹-10¹³ W/cm²)的激光脉冲聚焦于靶材表面产生的高温高密的激光等离子体具有多种电荷态共存、原子过程复杂、演化过程快速和温度密度空间梯度较大等特点。激光等离子体状态参数诊断和动力学演化过程的研究是激光等离子体物理研究领域的热点问题,通过对激光等离子体状态参数的诊断研究,可以进一步理解激光等离子体的动力学演化特性,这对激光等离子体在激光离子源、短波光源和天体物理等领域的研究具有重要意义。汤姆逊散射法诊断等离子体的状态参数具有诊断信息全面、诊断参数范围较广、诊断结果精度较高和几乎不依赖于相关理论模型等优点,因此在聚变等离子体的诊断研究中应用非常广泛。基于汤姆逊散射诊断的优势,结合实验室对激光等离子体的研究需求,本论文搭建了时间分辨的汤姆逊散射诊断测量装置,开展了激光空气等离子体状态参数诊断的系列研究,获得了激光空气等离子体电子温度和电子密度的时间演化规律,并进一步结合光谱法研究了探针激光对等离子体的加热效应。具体工作如下:（1）搭建了时间分辨的汤姆逊散射诊断测量装置,基于该实验装置开展了激光空气等离子体状态参数的诊断测量,在实验上获得了300 ns³200 ns时间延迟下汤姆逊散射谱,利用理论计算对实验数据进行模拟,获得空气等离子体的电子温度从90000 K衰减至15800 K,电子密度从6.6×10¹⁷ cm^-3衰减至7.8×10¹⁶ cm^-3。该工作为基于汤姆逊散射法的真空环境中激光靶等离子体以及离子束与等离子体相互作用时的诊断工作积累了实验经验和理论基础。（2）基于汤姆逊散射诊断实验装置,利用光谱法研究了50 ns¹100 ns时间延迟下探针激光对激光等离子体的加热效应。研究发现,探针激光对等离子体加热效应严重依赖于探针激光能量,能量越高,加热效应越明显;在等离子体演化的较短延迟时间下,探针激光对等离子体的电子温度影响更加持久,随着延迟时间的增加,加热效应逐渐减弱直至消失。因此,在汤姆逊散射诊断实验中,为减小探针激光对等离子体电子温度的影响,在保证实验正常开展的前提下应使用最低能量的探针激光;在激光等离子体演化约1000 ns后,探针激光对等离子体的影响极小甚至可以忽略。实验中没有观察到探针激光对电子密度有明显影响。该工作为进一步理解汤姆逊散射技术并将其更好的应用于激光等离子体诊断中奠定了基础。