由于长期暴露在阳光、雨水、高低温等自然环境下，硅橡胶复合绝缘子的使用性能和工作寿命会下降，严重威胁了输电线路的安全稳定运行。因此，提高硅橡胶的耐老化性对于加强户外硅橡胶复合绝缘子的可靠性和延长使用寿命具有重要意义。飞秒脉冲激光能够在硅橡胶表面制备出稳定的超疏水状态，为了进一步研究该表面的耐老化性能，使用氙灯老化试验箱对样品进行700 h的加速老化实验。结果表明，超疏水表面的接触角从163°下降到150°左右，表明超疏水硅橡胶具有优异的耐老化性能。检测结果表明硅橡胶表面在老化过程中所产生的亲水性羟基是导致其表面疏水性下降的主要原因。进一步采用一种简单有效的热处理方法使其疏水性快速得到恢复。在200 ℃的加热环境中可以使老化后的样品表面接触角从150°恢复到163°左右，同时表面滚动角恢复到3°左右。该研究结果为增强硅橡胶在工作环境中的使用性能提供了理论指导，并在延长硅橡胶的使用寿命方面提供了一种新的手段。

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。

针对纳秒激光刻蚀硅橡胶表面产生的浸润性变化现象,采用分形理论对其表面微结构的形成及浸润性的转变过程进行了研究。当输入的激光能量密度较低时,硅橡胶表面发生局部的热解,生成了具有高自相似性的大小颗粒复合状态的粗糙结构,其表面的分形维数提升而疏水性能略有增加。随着激光能量密度增加,硅橡胶上的大颗粒进一步热解至微纳米尺度的小颗粒,其表面分形维数降低,此时液滴只与表面的微纳小颗粒凸面相接触,由此形成了超疏水表面;随着激光能量密度进一步提高,累积的热效应使表面形成了板状结构和沟壑,导致其粗糙度的增大。当激光能量的输入与硅橡胶表面热解达到平衡时,其表面的粗糙结构和分形特征不再发生明显变化,由此形成了具有较高自相似性的稳定超疏水表面。研究结果对于快速制备超疏水硅橡胶表面及调控其表面微结构具有良好的指导意义。

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。

利用飞秒激光处理陶瓷刀具表面, 研究了脉冲能量和光斑重合度对其表面浸润性的影响。通过测定激光处理后的氧化铝陶瓷刀片表面的接触角来观察其浸润性。实验结果表明, 飞秒激光可以改变陶瓷材料表面的润湿性能, 通过选择合适的激光能量密度和光斑重合度, 可以制备出超亲水表面和超亲水基切削液的表面。水基切削液在激光处理过的表面上的润湿速度与接触角呈指数衰减关系。

提出了一种利用纳秒光纤激光快速制备超疏水铝板表面的方法, 对样品表面的接触角和粗糙度进行了测量。烘烤处理激光加工后的样品, 得到了一系列具有不同润湿性能的铝板表面, 增加激光能量密度可得到超疏水表面。研究结果表明, 增加激光能量密度除了能提高铝板表面的粗糙度, 还会形成明显的微纳二级结构; 空气占铝板超疏水复合接触面总面积的90%以上; 纳秒激光诱导铝板超疏水表面是微纳结构和化学成分共同作用的结果。

偏振态是激光光束的重要特征之一, 不同偏振态的激光在柔性电路板(FPC)上打孔特性不同。介绍了采用以聚酰亚胺为基材单面电解铜式的FPC材料损伤阈值理论计算方法, 并分析了利用液晶空间光调制器、1/2波片和1/4波片组合实现激光束四种偏振态的控制方法, 得到四种偏振态: 线偏振、圆偏振、径向偏振和角向偏振。通过不同能量的打孔实验测定出柔性电路板在800 nm单脉冲飞秒激光下的损伤阈值为25.44 J/cm2, 并进行了相同功率下四种偏振态激光束对同一FPC材料进行打孔实验。实验结果表明, 径向偏振和角向偏振具有更好的圆度和更大的孔径。

为了获得纳秒激光脉宽对铝材的损伤特性, 给纳秒激光金属加工的脉宽选择提供依据, 采用面积推算法, 利用光学显微镜、扫描电镜、表面轮廓仪等仪器, 测试了37种脉宽纳秒激光(脉宽10ns～520ns, 波长1064nm)对铝材的损伤阈值。研究了脉宽不变时激光脉冲数目对铝板的损伤规律, 揭示了不同脉宽纳秒激光对铝板打孔的作用机理。结果表明, 单脉冲损伤阈值与纳秒激光脉宽的平方根成线性关系。当脉冲个数增加时, 材料的损蚀阈值呈现下降趋势; 铝板打孔时, 纳秒激光的脉宽越窄, 对铝的损伤阈值越低; 打孔过程中蒸发过程占主导, 孔内壁烧蚀熔融物越少, 孔圆度越好, 孔口喷溅物越少, 打孔质量越高。该结果可为纳秒激光金属加工的脉宽选择提供参考。