研究激光工艺参数对T300碳纤维表面漆层清洗质量的影响规律，采用CO2激光器对样品进行激光清洗试验。使用形状测量激光显微镜对激光清洗后的样品进行表面粗糙度以及去除厚度的测量，研究激光平均功率、搭接率及扫描次数对清洗质量的影响规律。通过力学性能分析、漆层结合力检测、老化试验、温度检测及金相试验，结果表明：激光平均功率与光斑搭接率过大会对碳纤维表面造成一定损伤。在激光平均功率P=40 W、光斑搭接率δ=65%、扫描次数t=1时，能达到较好的激光清洗质量且不会影响材料本身的力学性能，清洗后的表面状态可达到后续重新涂漆的质量要求。该研究可为激光清洗碳纤维增强复合材料飞机制造领域工程应用提供技术参考。

研究氩气氛围下钛合金Ti6Al4V激光抛光作用机理对提高材料表面质量和使役性能具有重要意义。采用纳秒脉冲光纤激光器以弓字形扫描路径抛光8 mm×8 mm局部钛合金区域。运用偏光显微镜、光学表面轮廓仪观察抛光后材料表面形貌并测量材料表面粗糙度, 研究不同平均功率、光斑重叠率、脉冲宽度、扫描次数及不同原始表面粗糙度对钛合金表面粗糙度的影响规律。通过全自动显微硬度仪、扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪分析抛光后材料钛合金Ti6Al4V组织性能。试验结果表明：随着激光平均功率、光斑重叠率和扫描次数的增大, 钛合金表面粗糙度先减小后增大。随着脉冲宽度的增加, 钛合金表面粗糙度呈下降趋势。原始表面粗糙度越大, 抛光后表面粗糙度缩减率越大; 原始表面粗糙度越小, 抛光后表面粗糙度越小。试验获得的最小钛合金表面粗糙度Ra=0.164 μm, 表面粗糙度缩减率为60%, 抛光后材料表面显微硬度相对于基体提高了6%。抛光后钛合金表面组织由白色等轴状转变为细针状马氏体。

激光熔覆能改善基体材料表面的耐磨、耐热和耐腐蚀等力学及化学性能, 可以延长工件的使用寿命, 节约经济成本。现阶段对于燃气轮机叶轮、叶片的修复工艺有很多, 各有优缺点。从工程应用的角度考虑, 研究了激光熔覆功率对熔覆层表面形貌及稀释率的影响, 并分析了其金相组织。实验结果表明, 在只考虑激光功率, 而其它工艺参数不变的情况下, 熔覆层宽度和高度随激光功率的增大而增大, 稀释率随激光功率的增大亦增大, 并且当能量密度在8.49 kJ/cm2~10.62 kJ/cm2时, 金相组织致密, 无裂纹、气孔等缺陷, 可应用于实际工件修复中。

采用波长800 nm的飞秒激光对硬质合金YG6表面进行多脉冲加工, 利用光学显微镜测量微凹坑损伤形貌及损伤直径, 研究了飞秒激光在不同能量密度和脉冲数下硬质合金YG6的损伤阈值和损伤直径的变化规律及其损伤机制.试验结果表明: 硬质合金YG6的多脉冲损伤阈值随着脉冲数增加而降低, 呈现明显的累积效应.试验得到了多脉冲飞秒激光加工YG6的损伤阈值、损伤直径与脉冲数及中心能量密度的定量关系, YG6多脉冲损伤阈值主要与脉冲数相关, 由单脉冲损伤阈值和累积系数共同决定, 试验得到YG6单脉冲损伤阈值为1.14±0.06 J/cm2, 累积系数为0.84±0.02.损伤直径主要与光束中心能量密度和脉冲数相关, 由光束束腰半径, 单脉冲损伤阈值和累积系数共同决定.试验采用多组平均功率和脉冲数对YG6进行烧蚀, 验证了单脉冲损伤阈值和累积系数的可靠性.

对钛合金进行抛光可以优化表面质量、提高耐磨损性能和使用寿命。运用纳秒脉冲光纤激光器进行钛合金Ti6Al4V抛光实验, 通过光学轮廓仪测量不同激光光束形状、脉冲能量密度、光斑重叠率、脉冲宽度下的钛合金Ti6Al4V工件表面粗糙度变化规律。结果表明:平顶光束能够达到的粗糙度更小, 激光脉冲能量密度增大, 凸起消融越多, 工件表面粗糙度减小; 光斑重叠率增大, 粗糙度减小, 重叠率过大, 受热应力的影响, 凝固后的表面变得不平滑, 粗糙度增大; 一定范围内的脉冲宽度的增加, 凸起消融越多, 粗糙度减小。研究结果对提高钛合金抛光效率, 优化钛合金性能有促进作用。

采用波长为800 nm的飞秒激光在硬质合金YG6表面加工出微凹坑形貌, 分别测量了微凹坑的形貌参数和表面接触角, 从而获得最佳加工参数, 分析了微凹坑形状、分布密度和单个面积对表面接触角的影响。基于Wenzel模型和Cassie模型的中间状态理论, 分析了微凹坑形状对表面接触角的影响机理。结果表明：当平均功率低于200 mW时, 微凹坑表面形貌较好, 微凹坑深度与扫描次数呈线性关系; 微凹坑表面接触角随着微凹坑分布密度的增大而减小, 随着单个微凹坑面积的增大而增大。不同形状微凹坑的浸润性优劣顺序依次为正三角形、正方形、正六边形、圆形。

飞秒激光在透明材料加工过程中会出现超连续光谱现象。在阐述超连续光谱产生的原理的基础上，为了分析PMMA材料在不同偏振光下产生的超连续光谱的阈值，设计了线偏光和圆偏光及不同能量加工PMMA材料的实验方案。利用光谱仪对产生的超连续光谱信号进行采集及处理，分析出不同能量下的线偏振(TE和TM)和圆偏振两种偏振态的超连续光谱的变化规律，并对比了相同能量下线偏振和圆偏振的超连续光谱的区别。实验中采用脉宽160 fs、中心波长为775 nm的飞秒激光，实验结果表明，同一偏振下能量越大，光谱谱宽越宽；通过对比不同能量下的光谱特性，观测出产生超连续光谱的阈值,线偏振光的阈值为0.46 μJ，圆偏振光的阈值为0.586 μJ；对比相同能量下的线偏振和圆偏振光，线偏振的谱宽比圆偏振的宽。

随着飞秒激光技术的不断成熟和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的大量应用, 对PMMA光学性能的研究逐渐成为研究热点。飞秒激光在透明材料加工过程中会出现成丝现象, 分析了自聚焦和丝状物的产生原理。偏振态是激光光束的重要特征之一, 利用空间光调制器、1/2波片和1/4波片组合可实现对线偏振光、圆偏振光、径向偏振光和角向偏振光的控制。利用产生的1 μJ偏振光在PMMA上刻线, 对比分析不同偏振光的成丝长短和成丝起始位置。实验结果表明：线偏振光和圆偏振光的成丝长度较短, 其中线偏振光的成丝位置距离入射面最近; 径向偏振光和角向偏振光的成丝长度较长, 且成丝位置距离入射面最远。

利用不同能量的飞秒激光脉冲对铝基材料表面接触角进行调控, 并对其浸润性转变机理进行了分析研究。结果表明, 经飞秒激光加工和时效处理后, 铝基材料表面最终稳定的浸润性状态与激光能量及时效时间相关。随着激光能量的增大, 表面接触角由70°转变为150°以上。对不同能量加工条件下的铝基表面形貌、粗糙度及化学成分进行了分析, 结果表明, 激光加工后的样品浸润性由亲水状态最终转变为超疏水状态。在不同脉冲能量区间均可得到超疏水表面, 但其表面微观结构存在非周期性或周期性结构的差异, 疏水性能的形成机理不同。