首先,本报告研究了飞秒激光脉冲和液体等离子体相互作用的三个主要物理过程:超热电子产生、向空气中膨胀的爆轰波和向水下传播的等离子体前向动力学过程.比较单脉冲和多脉冲飞秒激光和水等离子体相互作用产生的高能电子特性,发现多脉冲激光构型可以大幅度增强超热电子的产生和提高其温度.实验观测到在激光偏振面内、沿与激光轴反向央角46°的方向对称喷射出两束能量大于25 keV的高能电子.二维粒子模拟结果和实验符合很好.实验和理论都表明,这些超热电子是通过后续脉冲与前面脉冲形成的球形液滴相互作用产生的,具体机制为共振吸收.由水等离子体压力导致的爆轰波在向空气中膨胀时,遵从考虑了源质量的平面波模型,而不是球面波模型.在爆轰波波前顶部,观察到一个瘤状结构,该结构起因于激光脉冲在到达水面前的自聚焦效应.自聚焦效应引起的通道膨胀过程可以用柱面膨胀模型描述.此外在研究水等离子体在激光方向的前向动力学演化过程中发现,在早期等离子体密度波前以超声速运动,这和理论模拟一致.到了晚期,膨胀过程完全退化为纯流体力学过程,膨胀速度也趋向于声速.其次,本报告还在中等激光强度下(5×10<15>W/cm<2>),研究了飞秒激光脉冲与铝等离子体相互作用中产生的超热电子角分布和能谱.实验采用厚靶和薄膜靶两种靶型.对于厚靶,在靶的法线方向观察到了一束准直的超热电子束,其发射角度和根据正则动量守恒导出的角度定标率基本一致.在薄膜靶实验中,前向超热电子的高能部分穿过薄膜靶后,仍保持其方向性,然而,其最大值方向向激光传播方向发生了偏折.超热电子在等离子体区和冷靶区的碰撞效应、自生电磁场对超热电子的输运有重要影响,在本实验中,自生磁场可能是造成超热电子输运方向发生偏折的原因.对于前向超热电子的低能部分,在等离子体和冷靶区的碰撞效应显著,所以呈发散角很大的类连续分布.用3D Mento Carlo对此过程进行了模拟.电子能谱给出的超热电子谱为明显的双温分布.能量吸收实验的结果表明,共振吸收可能是超热电子产生的重要原因之一.