激光触发真空开关是应用于脉冲功率系统中的一种高压强流脉冲开关,将具有通流容量大、可重频触发、触发系统与主电路隔离、触发延迟时间小的优点。目前广泛应用的开关是电触发开关,激光触发产生的初始等离子体特性与传统电脉冲触发显著不同,激光的引入会产生与靶电极相互作用特有的微观过程。对开关触发初始等离子体特性及其影响因素进行研究,有利于揭露激光与靶电极的作用机理,指导激光参数的设定,降低开关触发的能量阈值,减小激光系统的体积,有利于开关的小型化、通用化,推动开关的实际应用进程。首先,分析激光与物体相互作用的物理过程及等离子体的产生机制可知,在高功率激光的辐射作用下,气态、液态、固态的物质转变为等离子体态的主要机制为光电离、热电离及碰撞电离。通过电镜扫描观察触发后靶电极表面状况,利用X-射线能谱图判断触发后焦斑处残留元素的含量及比例,测量靶材的光谱透射率判断复合靶材对激光的吸收情况,可知,激光与靶电极作用时,靶电极中的金属钛吸收激光能量使得靶电极温度上升,氯化钾汽化并部分电离,形成以自由电子、氯化钾晶体产生的正负离子为主的初始等离子体。初始等离子体蒸汽在高温、高场强、强激光的环境下,通过热机制与碰撞电离机制使得气团电离程度增强,并碰撞主电极产生更多的自由电子与正负离子,最终导致激光触发真空开关导通。其次,研究激光与触发材料作用的光学过程,包括分析靶电极对激光的反射与吸收,建立靶电极三维热传导模型,分析激光引起的汽化与烧蚀现象。选取不同金属在不同波长的条件下,测量每种材料的激光触发能量阈值。将碱性卤化物等触发材料制成开关靶电极,测量开关的延迟时间,判断靶电极对开关性能的影响。通过实验研究得出结论,采用氯化钾与钛的混合物制作靶电极,可使开关触发性能最佳。然后,通过理论分析与实验研究相结合的方法,研究了激光波长、能量、脉冲波形等对初始等离子体特性的影响。建立靶电极的激光吸收率模型,据此分析波长对初始等离子体产生过程的影响,并通过实验得知,波长越短,靶电极的激光吸收率越高,产生的初始等离子体越多。建立描述靶电极吸收激光能量后的热传导方程,分析激光能量对初始等离子体数量及运动速度的影响,计算靶电极的烧蚀面积。通过实验验证可知,激光能量越大,烧蚀去除靶电极形成的初始等离子体数量越多,初始运动速度越快;由单峰与双峰脉冲的能量密度分布及等离子体的形成过程,结合等离子体屏蔽作用,分析脉冲波形对去除靶材程度的影响。通过采用不同波形的激光脉冲,测量开关的延迟时间,对比研究脉冲波形对开关导通性能的影响,可知,单峰脉冲可减少等离子体屏蔽作用的影响,可去除更多的靶材材料,形成更多初始等离子体。最后,应用本文研究得到的相关实验规律,以优化开关的触发性能为目标,对靶电极材料及结构的选择、激光参数的设定进行优化设计,提出优化方向与建议。优化方向包括靶电极颗粒粒径、材料配比、制作工艺、激光波长、能量、触发位置等。提升激光触发真空开关的导通性能,减小开关激光系统体积,与开关触发过程中的初始等离子体特性息息相关。本文通过建立靶电极热传导模型与激光吸收率模型,对靶电极与激光作用的物理过程进行了理论分析,并开展了一系列实验探究开关触发的基本规律。本文所做的研究工作,使得对开关的触发过程的研究更为清晰,为开关的优化设计与激光器的小型化奠定了基础,推进了开关的应用进程。