激光加工是目前金刚石的主流加工方法，相较于传统的机械加工形式，激光加工精度高、效率高、普适性强，因而在金刚石切割、微孔成型、微槽道加工及平整化等方面均得到广泛应用。文中阐述了金刚石激光加工原理，介绍了不同类型激光与金刚石材料相互作用机制，重点总结了近几年多种激光加工金刚石模式的发展现状，分析了新型的激光加工方法的特点，探讨了现阶段激光技术在金刚石加工领域面临的问题、挑战及未来的发展趋势。

二维材料具有高折射率和高透光率等优异光学特性，利用激光加工氧化石墨烯材料，会发生还原反应并生成具有类石墨烯材料特性的还原氧化石墨烯，这使得基于氧化石墨烯材料设计菲涅耳透镜成为可能。相较于传统的光学透镜及微型光学透镜，这一设计将透镜的尺寸从厘米级缩减到纳米级。针对工作波长532 nm设计了基于氧化石墨烯薄膜的菲涅耳透镜，通过瑞利–索末菲衍射理论及电磁场数值仿真测试了菲涅耳透镜的聚焦效果，并且通过滴铸法制备了氧化石墨烯薄膜（约500 nm），在薄膜上用激光加工菲涅耳透镜，最终得到透镜聚焦光斑直径2.14 μm，聚焦效率41.2%。相比旋涂法制备氧化石墨烯薄膜，滴铸法制备氧化石墨烯具有效率高、价格低廉的优点。该设计为纳米级的基于氧化石墨烯的光学系统的集成化和大规模生产提供了可能。

Aiming for suppressing side-mode and spectrum broadening, a slit beam-shaping method and super-Gaussian apodization processing for femtosecond laser point-by-point (PbP) inscription technology of fiber Bragg gratings (FBGs) are reported here. High-quality FBGs, featuring narrow bandwidth of less than 0.3 nm, high reflectivity above 85%, low insertion loss (0.21 dB), and low cladding loss (0.82 dB), were obtained successfully. By a semi-automatic PbP inscription process, an array consisting of six FBGs, exhibiting almost no side-mode peaks with high suppression ability and narrow bandwidth, was fabricated along three independently developed single-mode fibers with an interval of 20 mm.

为改善碳化硅的表面润湿性能, 本研究利用脉冲激光加工表面处理和化学改性分别改善了碳化硅的表面形貌和表面能。实验选用皮秒激光加工方式构造表面微织构, 利用激光共聚焦显微镜分析了微织构的微观形貌, 并进一步分析了烧蚀形态与激光自身特性和加工参数之间的联系。研究发现, 激光加工效果以烧蚀为主, 重熔为辅, 而由于碳化硅烧蚀阈值和激光能量在光斑中的高斯分布特性, 形成的微织构的烧蚀凹槽呈倒三角形。此外, 选用的氟硅烷修饰剂使碳化硅表面从亲水表面转变为疏水表面; 通过改变加工参数获得不同微织构并进行氟硅烷修饰后, 碳化硅表面接触角最大提高到157°, 达到了超疏水效果。为了进一步探讨微织构对疏水性的影响原理, 提出了一个基于实际形貌参数的固液接触角模型。该模型阐释了接触角随微织构特征参数变化的机制, 固、气、液两两之间的接触面积影响了表面润湿性, 这为寻找具有最佳疏水性能的微织构提供了新的理论指导。

针对传统计算全息法生成的贝塞尔光束阵列均匀性差，能量利用率低的问题，提出了两种计算全息法，分别可以生成高质量的平行、发散贝塞尔光束阵列。提出多轴锥透镜相位并行拼接法，通过提高窗口的“口径利用率”，有效降低了光场的背景噪声，提高了能量利用率，仿真结果表明，所产生的3×3平行贝塞尔光束阵列均匀性为98.94%，衍射效率为78.12%；提出多透镜和轴锥透镜相位叠加法，通过多个透镜和轴锥透镜相位叠加来调控贝塞尔光束的数量和位置，透镜相位对贝塞尔光束起到聚焦的作用，可以在透镜后焦面附近得到中心光斑直径缩小的贝塞尔光束阵列，仿真结果表明，所产生的3×3发散贝塞尔光束阵列均匀性为97.95%，衍射效率为79.23%。实验采集了贝塞尔光束阵列沿传输方向120 mm，130 mm，140 mm位置处的图像，与仿真结果高度一致。相比于传统方法，本文所提方法产生的平行、发散贝塞尔光束阵列均匀性分别提高了2.97%和4.70%，衍射效率分别提高了48.22%和54.75%。

为提升飞秒激光加工芳纶纤维复合材料制孔质量，优化制孔加工参数，进行了制孔试验。用共聚焦显微镜与超景深显微镜观察圆孔边沿形貌，并测量了热影响区大小。分析了激光功率、扫描速度和重复频率对圆孔的形貌、热影响区大小以及几何精度的影响，对比了激光制孔与机械制孔后材料的拉伸强度。研究发现，一定参数范围内，激光功率增加、重复频率降低或扫描速度减小使热影响区尺寸整体上逐渐变大。但激光功率不足导致的烧蚀不充分也会产生较大的热影响区与表面损伤。热影响区最优状态对应的激光参数为激光功率5 W，扫描速度1 050 mm/s，重复频率200 kHz。对比传统机械加工，飞秒激光加工后材料的拉伸强度波动性更小。结果表明，芳纶纤维复合材料的飞秒激光制孔加工不是完全的“冷”加工，由于芳纶纤维导热性差，热量累积造成纤维及纤维周边基材的热损伤，仍会导致较小的热影响区产生。采用合适激光参数的飞秒激光对芳纶纤维复合材料进行制孔加工，能有效提升制孔质量，满足相关领域精度和强度的要求。