由于列车运营速度的不断提高、弓网离线频率的不断上升,导致了弓网之间的空气击穿、产生弓网电弧的现象愈加频繁。弓网电弧是一种处于开放环境下的,具有明显高温度、高能量特性的热等离子体,与其他电弧等离子体有着本质的区别。弓网电弧的产生一方面给铁路通信系统带来了严重的电磁干扰;另一方面,产生的高温加速了滑板的磨损和导线的软化变形,极大地缩短列车弓网接触副的服役寿命,更严重者会造成接触网的断线,威胁列车的安全稳定运行,因此对弓网电弧进行深入系统地研究具有重要意义。目前弓网电弧的研究手段比较单一,电弧等离子体的内部参数还有待揭示。而光学诊断技术具有装置简单,对被测对象无干扰等显著的优点。因此基于光学的诊断技术,对弓网电弧等离子体的内部参数特性进行深入研究,有助于完善弓网电弧研究手段和分析理论体系,为降低弓网电弧危害、提高弓网服役性能、推动高速铁路发展提供科学的依据。本文基于莫尔偏折光学诊断技术,阐述了其基本原理、推导了相关的理论计算公式。根据模拟场的重建结果,比较分析了不同重建算法的准确度。通过建立的等离子体物理方程,确定了折射率与温度和电子密度之间的对应关系。搭建了莫尔偏折诊断系统,推算了实验平台空间分辨率。针对莫尔图像的处理,分别论述了条纹骨架提取法和傅里叶变换法的原理与流程。重建了蜡烛的燃烧温度场,验证了实验诊断方法与数据处理的正确性。以小电流下的交流电弧等离子体为对象,研究并分析了温度场的分布规律与原因。对弓网电弧等离子体进行了诊断,揭示了其温度与电子密度的分布,并探究了不同输入电流条件下的变化规律。最后,采集了弓网电弧等离子体的辐射光谱,仿真得到了电弧等离子体的温度,从而验证了莫尔偏折诊断结果的正确性。