已知不同的激光参数组合可在不锈钢表面产生同种颜色，为探究参数和颜色之间的确定性关系，选用波长为1064 nm、最大输出功率为20 W的主控振荡器功率放大器（MOPA）光纤激光器进行实验研究，通过分光光度计对彩色样品的色彩、可见光谱进行采集分析，利用扫描电子显微镜对彩色样品的氧化膜厚度和表面形貌进行测量。结果表明，激光扫描速度、激光重复频率和激光功率按比例同时改变，可在不锈钢表面产生极其相似的色彩和氧化膜。该研究对激光彩色打标的实际应用具有较大的指导意义。

研究了激光工艺参数的波动对钛合金表面着色稳定性的影响，以及不同激光工艺参数下钛合金表面色块的微观形貌和元素组分。在钛合金表面制备了橙、金、蓝、绿、紫等5种颜色的色块，通过重复实验获得各种成色稳定的色块对应的扫描速度、功率和线间距，实现了在20 J/cm²左右的较低激光能量密度下，在钛合金上获得欧几里得距离?Eab*<7的稳定颜色。分析了激光工艺参数在等量或等比变化下的成色稳定性，结果表明，在间隔为1 μm的线间距扰动下，?Eab*值的波动最大，不利于稳定成色。从样本的微观形貌、结构、元素组分等方面分析了不同色块的微观结构和元素组分差异，结果表明，激光作用后，样本表面分别形成了裂纹状、团块状有明显差异的两种微结构，且氧、碳元素含量区别明显。激光诱导钛合金表面着色是激光作用于材料表面形成的热效应导致的材料升温与表面钛氧化物形成共同作用的结果。

纳秒激光氧化着色是一种新兴的着色工艺, 不需要专门的涂料, 具有加工灵活、加工精度高等优点。目前纳秒激光氧化着色的技术已经出现很多年, 但尚未在工业应用中得以推广, 原因在于从原理上尚不能完全解释激光照射材料时与材料表面的相互作用, 着色效果上激光参数与产生的颜色之间的定量关系还不明确, 模型与实际效果之间存在差异, 同时该工艺在可重复性、稳定性、加工效率等方面还存在些许的问题需要解决。针以钛金属和不锈钢为例, 对纳秒激光氧化着色的原理进行了阐述, 总结了影响着色效果的因素, 并对该技术所存在的问题进行了总结, 同时讨论了下一步的研究方向。

利用皮秒激光在304不锈钢上进行表面着色试验研究。分析了皮秒激光对不锈钢表面着色的机理，建立了表面色彩的模型。分别试验研究了扫描线间距、扫描速度和脉冲能量等激光工艺参数对着色效果的影响。研究结果表明，改变线间距、扫描速度和功率均能对着色效果产生显著影响，在扫描速度90～300 μm/s，扫描线间距0.001～0.01 mm，单脉冲能量60～140 mJ/cm2的参数范围内能得到较好的色彩，而且三者对着色有近似的影响效果。在试验基础上，获得了皮秒激光参数与CIE L*a*b*色彩模型之间的关系。最后对着色后的试样进行了颜色老化对比试验。老化对比试验表明，不同老化时间下的激光着色试样的色差值ΔE均很小，说明各试样颜色接近，耐老化效果较好。