激光激發光譜（LIBS）是一種使用高能激光脈沖作為激發源的原子發射光譜。 激光聚焦形成等離子體，原子化并激發樣品。 只有當聚焦激光達到特定的光擊穿閾值時，等離子體的形成才會開始，這通常取決于環境和目標材料。

從 2000 年到 2010 年，美國陸軍研究實驗室 (ARL) 研究了 LIBS 技術的潛在擴展，重點是有害物質檢測。 ARL 研究的應用包括爆炸物殘留物和其他有害物質的遠距離檢測、塑料地雷識別以及各種金屬合金和聚合物的材料表征。 ARL 提出的結果表明，LIBS 可能能夠區分高能和非高能材料。

2000年開發出寬帶高分辨率光譜儀，并于2003年實現商業化。該光譜儀專為材料分析而設計，可使LIBS系統對低濃度化學元素敏感。

2000 年至 2010 年研究的 ARL LIBS 應用包括：

• 測試了哈龍替代劑的檢測
• 測試了用于檢測土壤和油漆中鉛的現場便攜式 LIBS 系統
• 研究了不同浴槽氣體中鋁塊和鋁氧化物的光譜發射
• 對 LIBS 羽流進行動力學建模
• 展示了對地質材料、塑料地雷、炸藥以及化學和生物戰劑替代物的檢測和辨別

在此期間研究的 ARL LIBS 原型包括：

• 實驗室 LIBS 設置
• 商業LIBS系統
• 便攜式 LIBS 設備
• 為 100 米以上的爆炸性殘留物檢測和區分而開發的遠距離 LIBS 系統。

LIBS 是可以在現場部署的幾種分析技術之一，而不是純實驗室技術，例如 火花 OES。 截至 2015 年，最近對 LIBS 的研究集中在緊湊型和（單人）便攜式系統上。 LIBS 的一些工業應用包括材料混合檢測、鋼中夾雜物分析、二次冶金爐渣分析、燃燒過程分析，以及針對特定材料回收任務的廢料高速識別。 借助數據分析技術，該技術正在擴展到藥物樣品。

在多光子或隧道電離之后，電子被逆韌致輻射加速，并可能與附近的分子碰撞并通過碰撞產生新的電子。 如果脈沖持續時間很長，新電離的電子會被加速，最終會發生雪崩或級聯電離。 一旦電子密度達到臨界值，就會發生擊穿并產生對激光脈沖沒有記憶的高密度等離子體。 因此，致密介質中脈沖短的標準如下：如果在相互作用期間未達到雪崩電離閾值，則與致密物質相互作用的脈沖被認為是短的。 乍一看，這個定義似乎過于局限。 幸運的是，由于密集介質中脈沖的微妙平衡行為，不容易達到閾值。 負責平衡的現象是強激光脈沖在致密介質中傳播期間通過絲化過程開始的強度鉗位。

LIBS 的一個潛在重要發展涉及使用短激光脈沖作為光譜源。 在這種方法中，等離子柱是在氣體中聚焦超快激光脈沖的結果。 自發光等離子體在低連續譜水平和更小的線展寬方面要優越得多。 這歸因于在短激光脈沖的情況下等離子體密度較低，這是由于散焦效應限制了相互作用區域中的脈沖強度，從而防止了氣體的進一步多光子/隧道電離。

對于由局部熱平衡 (LTE) 中的單個中性原子種類組成的光學薄等離子體，從第 i 層到第 j 層的躍遷所發射的光子密度為

I i j ( λ ) = 1 4 π n 0 A i j g i exp ? E i / k B T U ( T ) I ( λ ) {\displaystyle I_{ij}(\lambda )={\frac {1}{4 \pi }}n_{0}A_{ij}{\frac {g_{i}\exp {-E_{i}/k_{B}T}}{U(T)}}I(\ 拉姆達）}

在哪里 ：

• I i j {\displaystyle I_{ij}} 是光子的發射率密度（單位為 m?3 sr?1 s?1）
• n 0 {\displaystyle n_{0}} 是等離子體中的中性原子數（以 m?3 為單位）
• A i j {\displaystyle A_{ij}} 是第 i 層和第 j 層之間的轉移概率