二硫化钼(MoS2)在环境中的热稳定性和化学稳定性好, 迁移率相对较高, 已应用于气体传感器、光电探测器和场效应管等器件的研制。采用氧气辅助技术生长的氧掺杂MoS2(MoS2-xOx)不仅可以调控MoS2单晶尺寸, 还能提高MoS2单晶光致发光强度。本文采用射频反应磁控溅射技术、自然环境中氧化和热退火工艺, 改变溅射羽辉与玻璃基底夹角来制备MoS2-xOx薄膜并研究其光学性质。采用X射线光电子能谱分析了样品的元素和价态; 扫描电子显微镜观测的结果表明, 溅射羽辉与基底成45°(θ=45°)时表面形貌为最优; 紫外-可见分光光度计的测试结果表明, 随着厚度和氧含量的增加, MoS2-xOx薄膜的光学带隙减小; 采用COMSOL Multiphysics软件模拟了MoS2-xOx薄膜光学透过率, 理论和实验结果相吻合。本文的研究结果将为MoS2-xOx薄膜在光学领域的应用提供科学参考。

为了研究激光诱导液滴等离子体特性, 基于脉冲激光与液滴的同步作用, 采用直接成像法和阴影法研究了液滴等离子体羽辉膨胀特性及激光作用液滴的运动情况。首先采用增强型电荷耦合器件直接成像法, 研究了水滴等离子体的羽辉随时间的演化, 其次利用阴影法研究激光作用水滴的阴影图像的演化, 观察到激光作用水滴产生的冲击波及液滴团簇的变化, 分析计算了冲击波膨胀距离随时间的变化和膨胀速度。结果表明, 激光诱导水滴等离子体的膨胀形状近似为椭圆, 其中沿激光入射方向的一侧辐射强度较高, 100ns内等离子体的膨胀变化近似为线性膨胀, 100ns后膨胀趋于稳定, 冲击波膨胀半径随时间线性增长, 冲击波的膨胀速率约为90m/s。此研究结果可为激光诱导液滴实验提供一定的参考依据。

采用高速摄像仪观察了光纤激光深熔焊接羽辉的动态行为,分析了羽辉的形成原因。结果表明:羽辉可分为底部周期性摆动部分和类似于激光束聚焦形态的狭长形部分;当小孔前壁上激光致蒸发蒸气靠近小孔口时,底部周期性摆动羽辉的摆动角度最大,反之,底部周期性摆动羽辉的摆动角度最小;狭长形羽辉的强度随着离焦量的增加(或深熔小孔口直径的增大)而增大。进一步分析表明:底部周期性摆动羽辉的形成与小孔前壁表面激光致蒸发蒸气的喷发有关;底部摆动羽辉的喷发过程中存在大量微粒;狭长形羽辉的形成与底部摆动羽辉沿光束方向喷发时携带的微粒进入光束内、受激光束加热发光有关。

为了研究激光诱导放电等离子体的膨胀特性，建立了一套基于脉冲CO2激光诱导锡靶放电等离子体极紫外光源装置，采用增强型电荷耦合器件对羽辉进行拍摄，并采用1维真空电弧模型对实验结果进行了理论说明。实验中改变放电电压和激光能量，得到了不同条件下时间分辨的羽辉图像。结果表明，在激光能量140mJ、放电电压10kV的条件下，获得了稳定的放电等离子体；等离子体的羽辉形态与电流存在对应关系，经历了形成、膨胀、收缩、再次膨胀和消散的不同阶段，放电电压和诱导激光能量对羽辉大小、稳定性和形成时间有影响。此研究有助于提高激光诱导放电等离子体光源的稳定性以及极紫外光的输出功率。

为了研究C2的演化规律, 采用增强型电荷耦合器件（ICDD）直接成像法, 通过Nd∶YAG激光器烧蚀石墨靶, 使用窄带通滤波片分辨出C2和C+的发射位置, 研究了在不同空气压力条件下, 脉冲激光诱导石墨等离子体中C2和C+的发射特性。当空气气压为10-2Pa和3Pa时, C2发射峰值位于靶材附近, 此时C2的形成主要为靶材的直接发射; 气压增大至50Pa时, 由于气相重组反应加强, 等离子体前端出现另一个C2的发射峰值, 其峰值位置与C+一致,并且其逐渐占C2发射的主导地位, 此时C2的形成主要来源于重组反应, C+发射光强要大于C2; 当气压进一步增大至130Pa时, 气相重组反应增加, 在等离子体前端出现C2的发射强度增强, 在1.3μs之后, C2的发射强度大于C+。结果表明, 随着气压的变化, C2的发射峰值位置和强度发生明显变化。这一结果对碳等离子体沉积碳纳米材料原理研究是有帮助的。

真空环境下激光焊接熔深得到显著提高，焊缝成形及气孔等缺陷得到极大改善，可以获得常规激光焊接方法难以获得的显著效果。近些年，有关真空激光焊接过程机理，低真空甚至局部负压环境激光焊接装置的研究日益完善，真空激光焊接技术在船舶、核电及压力容器等领域大厚板焊接中展现出良好的应用前景。本文首要概述环境压力变化对激光焊缝熔深，焊缝表面成形及气孔等缺陷的影响规律，从焊接过程等离子体羽辉及匙孔、熔池的动态行为特性方面总结国内外学者有关真空激光焊接机理的研究成果，并介绍了真空焊接技术在工业领域的应用情况，最后对目前已报道的研究中存在的问题进行分析并对真空焊接技术的发展前景进行展望。

采用光纤激光同轴保护焊接奥氏体不锈钢，利用激光焊接监测系统同步采集焊接过程中的光信号数据，并结合羽辉的形貌研究不同焊接条件对焊缝成形及光信号强度的影响规律。研究结果表明,光信号强度随着激光功率的增加逐渐增大。当离焦量从-6 mm变化到6 mm时，光信号强度先减小后增大。光信号变化可反映焊缝熔深的变化，可用于检测搭接间隙和焊缝位置变化引起的焊缝缺陷。通过P信号数据可判断焊接质量异常区的准确位置，焊接过程中光信号的强度同羽辉体积正相关。

为了研究激光光源对极紫外（EUV）等离子体碎屑的影响, 采用脉冲Nd∶YAG激光与CO2激光激发Sn产生等离子体, 基于直接成像法, 研究了等离子体羽辉在低气压中的膨胀特性。通过确定等离子体边界, 计算出各个角度的等离子体羽辉膨胀边界随时间的变化规律, 以及运动动能随运动路径的变化规律。结果表明, 气压为10Pa时, 在相同激光能量密度（2.5×106mJ/cm2）的条件下, CO2脉冲激光作用锡靶产生EUV的等离子体动能小于Nd∶YAG脉冲激光作用锡靶产生的等离子体动能;在减缓离子碎屑的研究中, CO2脉冲激光作为EUV的产生光源要优于Nd∶YAG脉冲激光。这一结果对研究激光等离子体的应用是有帮助的。

采用IPG YLS-6000光纤激光进行平板焊接实验。利用高速摄像观测羽辉的形态，通过超音速横向气帘在不同高度处抑制羽辉的高度，并测量熔宽和熔深，研究羽辉对焊接过程的影响。结果表明高功率光纤激光焊接羽辉可分为两部分：小孔口波动部分和类似于激光束聚焦形态的狭长形部分。当超音速横向气帘在距焊接板面5 mm高度处抑制羽辉上升后，焊接熔深和熔宽分别提高约20%和缩小约24%；焊接过程的稳定性和焊缝表面成形也得到了很大提高。进一步分析表明，羽辉对光纤焊接过程产生了显著影响，其本质是羽辉中存在的微粒对光纤激光产生了显著影响。

激光诱导的羽辉对高功率光纤激光焊接过程具有重大影响。采用IPG YLS-6000光纤激光器和Fronius MagicWave3000job数字化焊机进行了高功率光纤激光-非熔化极气体保护焊(TIG)复合焊接实验；通过高速摄像记录焊接过程中羽辉和等离子体的形态，并利用体视显微镜观测焊缝的熔深和熔宽。研究了TIG电弧对高功率光纤激光焊接羽辉影响的基本规律，并分析了产生这种影响的主要机制。结果表明，高功率光纤激光-TIG复合焊接熔深比单光纤激光焊接显著提高约20%，且基本不受电流大小的影响，焊接熔宽随电弧电流的增加逐渐增大；在一定热源间距范围，复合焊接熔深和熔宽对其变化不敏感。电弧对羽辉的作用机制主要表现为高温的电弧能够气化羽辉中的微粒，从而显著削弱羽辉对激光的影响。