以Nd∶YAG连续激光为热源，激光扫描加热铸轧辊套材料32Cr3Mo1V表面，接触冷却样品背面，进行了热疲劳性能测试。用集**数法测量了不同表面粗糙度和氧化状态下材料的激光吸收率，并数值计算模拟了样品表面的温度循环和压应力状态。结果显示，热循环1000周次后，在样品表面烧蚀坑和粗大磨痕处均出现裂纹。1000~2000周次热循环范围内，裂纹长度与热循环次数呈线性关系。由于测试中忽略了铝铸轧过程中辊套承受的机械应力和铝液对辊套的作用，测得的辊套裂纹扩展速率为实际值的一半。

研究了激光诱导放电(LGD)材料表面离散处理的机理和加工方法。在机理研究中发现激光诱导在大尺度上(放电点间隔)和小尺度上(放电点内部)都抑制了放电的随机性,实现了放电点位置的设定,增加了强化深度,提高了放电点的一致性。在LGD表面毛化研究中,发现随着峰值电流的升高,毛化坑凸起高度和毛化表面粗糙度(SRa)随之增大,毛化坑凸起的硬度达到1000 HV。在LGD表面强化研究中,发现通过控制放电电流和脉冲宽度能够获得不同径深比的强化点横截面形貌。在长脉冲宽度下强化点的径深比相似,高电流下的强化点直径更大,强化层更深,低电流则相反。在短脉冲宽度下强化点的深度相似,而高电流的径深比更大,低电流则相反。

实验研究了YAG激光诱导放电(LGD)表面离散强化形貌,包括强化点的表面形貌和横截面形貌。利用放电过程中的电弧压力,对强化点表面进行造型。大电流、倾斜放电容易将熔凝物吹起形成凹坑和突起,表面起伏更加明显,而小电流、垂直放电则能得到平坦的表面,有利于增大强化深度。随脉冲宽度的增加,强化点的径深比逐渐变小,在相同强化深度下,小电流、长脉冲宽度可以获得小径深比、厚深状的强化点,而大电流、短脉冲宽度可以获得大径深比、扁平状的强化点。在现有实验条件下,在电流150 A,脉冲宽度9.83 ms下得到最大强化深度为0.479 mm,径深比为3.9。

采用45#钢作为工件电极,钨合金作为工具电极,在不同放电电流、放电脉宽条件下,于空气中进行了单脉冲激光诱导放电实验。从表面形貌照片来看,放电点大致为圆形,坑表面较平坦,随着放电脉宽、放电电流的增大,强化点坑径、坑深随之增大。通过对实验数据的拟合,得到了强化点坑径、坑深随放电电流和放电脉宽变化的经验公式。获得的经验公式拟合效果好,相关系数高,可用来指导加工工艺的优化设计。

使用激光诱导微弧放电的方法对45#钢进行了表面强化。通过实验对比了高压诱导放电(HVGD)和激光诱导放电(LGD)两种表面强化方法。发现激光诱导放电使电极间隙的击穿电压降低了一个数量级, 同时放电点和激光焦点重合, 实现了对放电点位置的控制。在两种诱导放电过程中放电点的膨胀速度基本相同, 但是受到初始放电点大小的影响, 激光诱导放电点直径大于高压诱导放电点。在两种诱导放电过程中强化深度都存在最大值, 约为180 μm。放电点的强化层由熔凝层和相变硬化层组成, 其中熔凝层的硬度最高达到800 HV。

进行了激光二极管侧抽运Nd∶YLF多程放大实验研究。设计了高增益的激光二极管侧抽运Nd∶YLF放大腔,通过对放大器的优化设计避免了自激的出现。放大器工作波长为1053 nm,工作物质为c轴Nd∶YLF,重复频率1 Hz,采用单个放大腔四程放大的光路结构,放大腔总抽运功率为1.8 kW,激光二极管的中心波长为797 nm,放大腔中激光二极管采用环状密耦合的方式,实现了高效抽运。种子激光能量为0.1 μJ,脉宽为7.5 ns,M2≤1.1,稳定性为±8%。放大器输出能量为2.9 mJ,脉宽为6.7 ns,M2平均为1.65,稳定性为±6.9%,总增益为2.9×104倍。

设计了一套灯抽运的Nd:YAG主振-功率放大(MOPA)系统,在该系统中使用受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜来提高光束质量,其中种子激光源为窄线宽的Cr4+:YAG被动调Q的扭转模激光器,使用两个放大级进行双程放大,在两个放大级之间采用像传递和90°旋光器补偿退偏,在相位共轭镜中采用CCl4,氟里昂112和CS2三种液体进行实验,并测量了SBS反射率和SBS保真度.MOPA系统在20 Hz的重复频率下工作,M2因子为1.6,脉宽为7ns,最大输出能量为600 mJ.

介绍了-种高光束质量、高峰值功率的二极管抽运主振荡功率放大器(MOPA)系统.通过对抽运均匀性的优化及放大特性的研究,应用了像传递和相位共轭等技术,达到了重复频率40 Hz,单脉冲能量400mJ,脉冲宽度约7ns,光束质量优于2倍衍射极限的指标.

研究在空气中使用1.06μm YAG激光诱导放电打孔的方法.在不同的放电脉宽下进行激光诱导放电打孔的实验,比较了激光打孔和激光诱导放电打孔两种方法,指出了激光诱导放电打孔的优点.