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本文利用掺钛蓝宝石飞秒激光器系统、光纤光谱仪、中阶梯光栅光谱仪系统等实验装置开展了一系列激光诱导击穿光谱(LIBS)的研究工作。在单脉冲LIBS的研究基础上,着重开展了正交双脉冲LIBS和共轴双脉冲LIBS光谱信号增强的实验。所取得的主要研究成果如下：(1)利用飞秒激光脉冲在一个大气压下的空气中分别开展了单脉冲和双脉冲诱导等离子体的实验,其目的是对飞秒激光等离子体演化初期动力学参数及光谱特性的诊断进行研究。实验表明,单双脉冲等离子体的光谱特征具有明显的差异。在单脉冲产生的空气等离子体仅有一条线状谱的情况下,我们利用线状谱与连续谱强度相对比值测量了等离子体的温度；而在双脉冲等离子体温度的测量中,分别采用了线状谱强度相对比值方法(Boltzmann法)和线状谱与连续谱强度相对比值的方法,两种方法给出了相互符合的等离子体温度。此外,我们利用斯塔克展宽方法对电子密度进行了测量,单、双脉冲LIBS初期电子密度随时间的演化具有指数衰减的特性。(2)在低于一个标准大气压的条件下对飞秒激光产生的N2等离子体光谱进行了实验研究。结果表明,各种样品气压下的激光N2等离子体光谱均表现为连续谱和线状谱的叠加。随着样品气压的降低,连续谱和原子谱线的强度经历了由缓慢增强发展为缓慢降低再到迅速降低的过程,而正一价离子谱线强度呈现逐步增强的特征。在气压低于0.3atm时,出现了正二价态的离子谱线。本研究还给出了低压氮气等离子体对于飞秒激光传输和能量吸收的物理特性,并初步讨论了低压等离子体羽特性。(3)利用正交双脉冲LIBS技术在空气中研究了关于探针激光能量及脉冲时间间隔对光谱信号增强的影响。结果表明,在最优化的脉冲时间间隔下,与单脉冲LIBS光谱信号强度相比,双脉冲LIBS机制下原子谱线和离子谱线强度可以获得2-32级增强,然而分子谱线并没有明显增强,并基本等效于单脉冲LIBS机制下的情形。离子谱线和原子谱线增强因子随脉冲时间间隔的演化符合高斯拟合公式。此外,利用线状谱与连续谱相对强度比值所得出的电子温度定性分析了谱线增强机制。(4)在大气环境中,以镍为样品,开展了单脉冲飞秒激光LIBS及共轴双飞秒脉冲LIBS的对比实验,以进行双脉冲LIBS谱线增强机制的研究。结果表明,在最优化的脉冲时间间隔条件下,双脉冲LIBS中的等离子体光谱获得明显地增强。通过电子温度和电子密度随脉冲时间间隔的演化定性地分析谱线增强的内在物理机制。其中,谱线增强因子和电子温度随脉冲时间间隔呈现相同的演化趋势,并经历两个明显的变化过程,从而得出谱线信号强度的增强依赖于电子温度升高的结论。