飞秒激光在水中烧蚀物质具有烧蚀效率高、加工精度高以及可生成纳米颗粒等优势，在材料的切割、加工和纳米材料的制备中具有广阔的应用前景；另外，其可适用于特殊的加工领域，如医疗领域、核电和军事领域等，因此研究飞秒激光烧蚀水中物质的物理过程具有重要的意义。考虑到水中烧蚀的优势是相对于空气中烧蚀而言的，许多科研工作者都是对比地研究两种环境下烧蚀过程的不同，主要集中于烧蚀效果的对比研究；但是对比研究超快过程，尤其是超快现象的工作还很少。本文对飞秒激光烧蚀空气和水中铝靶的超快图像过程进行了对比性的研究，主要内容如下：　　 ⑴利用泵浦-探测和脉冲显微成像系统，在相同激光参数下拍摄了飞秒激光烧蚀空气和水中铝靶超快现象的时间分辨阴影图，对比研究了等离子体膨胀和冲击波传播过程。用双温方程分析了空气中等离子体的外形分布，并用流体压缩理论研究了水对激光等离子体膨胀的约束作用。　　 ⑵在飞秒激光烧蚀水中铝靶的时间分辨阴影图中发现了两个“V”型结构。我们通过实验和理论证实了“V”型结构为马赫锥现象；同时证实了第一个“V”型结构是由铝靶内超声速冲击波传播引起的，马赫锥的半顶角大约为17°；第二个“V”型结构是由铝靶内塑性应力波或亚声速冲击波引起的，马赫锥的半顶角大约为30°。此结论将靶外现象与靶内应力波联系起来，马赫锥现象可以推断第二个应力波的存在，证明水中激光等离子体会产生更大的压力。　　 ⑶利用泵浦-探测和脉冲显微全息成像系统，在相同激光参数下拍摄了飞秒激光烧蚀空气和水中铝靶超快现象的时间分辨全息图，并对全息图进行解相位处理获得了时间分辨相位图。从相位图中观察两种环境下等离子体相位分布的不同以及压缩周围介质效果的不同；同时也观察到了“V”型结构，是扰动区域与非扰动区域的分界面，扰动区域的折射率小于水，证实了“V”型包络面为膨胀的马赫波；另外观察到了等离子体与水的相互作用，说明了水的冷却作用。