由高能量激光脉冲烧蚀样品靶产生的激光等离子体在膨胀过程中涉及大量电子、原子和离子等的产生及其相互作用,伴随着宽波段的电磁辐射,其辐射特性及时空演化行为的研究对于等离子体状态的诊断、高精度光谱数据的获得以及理论模型的检验方面具有重要的科学意义。汤姆逊散射法由于具有诊断参数范围广和无需理论模型假设的诊断优势,已被广泛应用于实验室等离子体、聚变等离子体和工业等离子体等领域。由于激光等离子体的瞬变和非均匀特性,利用该方法对激光等离子体进行高时空分辨的状态诊断将有助于揭示激光等离子体辐射特性和动力学演化规律,为激光等离子体的模型构建和模拟程序校验提供实验数据支撑。因此,本文基于汤姆逊散射法开展了大气压空气环境下的激光等离子体状态诊断研究,旨在获得最佳的实验条件,为激光诱导击穿光谱技术及其元素检测应用提供准确的演化规律认识。主要工作如下:（1）自主搭建了时空分辨的汤姆逊散射诊断实验装置。通过测试与优化,获得了最佳的烧蚀激光和探针激光实验条件,分析了杂散光的影响和来源,提出了降低杂散光干扰的办法。（2）开展了激光空气等离子体状态的时空演化诊断研究。基于时空分辨的汤姆逊散射诊断实验装置,测量了不同空间位置和不同时间延迟下的激光空气等离子体的汤姆逊散射谱,通过理论计算谱和实验谱轮廓的对比分析,实现了0-2.6 mm空间范围内,300-2800 ns时间变化范围内的等离子体电子温度和电子密度诊断,给出了相应的变化规律。