微小脉冲等离子体在工业、医疗等领域有重要应用。对微等离子体的精准时空测量有利于了解等离子体的产生湮灭机理并为等离子体的应用提供指导。但目前仍缺少适用于微等离子体的诊断技术。本论文利用超短脉冲激光三次谐波强度与等离子中电子密度的关系,发展了一种非接触、高灵敏度、高空间分辨率的微等离子体诊断技术。分析表明,等离子体优化了三次谐波轴向分量的准相位匹配条件,从而极大增加了轴向三次谐波的光谱强度。进一步,本论文将三次谐波轴向分量作为光谱探针诊断脉冲放电等离子体,并优化了诊断方案。诊断结果表明,三次谐波探针可以测量等离子的寿命、等离子体中的电子密度分布、等离子体的折射率梯度、电场中的离子速度和加速度、以及等离子径向扩散速度等参数。三次谐波等离子体探针具有远程诊断、高时间分辨率、高空间分辨率,以及适用于恶劣环境等优点。三次谐波等离子体探针可以为等离子体助燃、等离子体材料改性、等离子体污染控制和污染物降解等领域的等离子体诊断提供技术支持。