采用光镜(OM)、扫描电镜(SEM)对激光立体成形TC11DT钛合金显微组织和疲劳裂纹扩展断口进行了观察，研究分析了不同取样方向的裂纹扩展机制与失效方式，包括缺口方向平行于沉积试样(平行试样)及缺口方向垂直于沉积方向(垂直试样)。结果显示，未经热处理的沉积态试样的宏观组织主要由贯穿多个熔覆层呈外延生长的粗大β柱状晶组成，柱状晶内为编织细密的α板条和板条间β相。无论是平行试样还是垂直试样，经受载荷时失效方式均由韧性断裂逐渐转变为韧-脆混合断裂，但在瞬断区两者的失效方式区别较大，并且沉积态组织抗裂纹扩展能力的强弱与缺口的加工方向有密切联系。和盘模锻件相比，沉积态试样的抗裂纹扩展能力较低。

在BT20钛合金基板上进行了不同激光功率、扫描速度等工艺参数的激光沉积修复试验，研究了各工艺参数对BT20钛合金组织及显微硬度的影响规律，并分析了其成因，为优化工艺参数提高激光沉积修复质量提供依据。结果表明：随着激光功率P的增大，柱状晶的长度变短并趋向于等轴晶的转变; 在相同的激光功率下，随着激光扫描速度v的增大，柱状晶的尺寸变得细长; 基体、热影响区、修复区的显微硬度在修复方向逐渐增大。

为了减少熔覆开裂，提高熔覆质量，本文采用一定光束间距的并联双光束激光对铸铁表面进行熔覆，建立熔覆过程三维热力耦合模型，分析双光束激光熔覆热/力特征变化。计算结果表明，双光束激光在提高熔覆效率的同时，相邻两熔道彼此进行预热与缓冷，减小了激光熔覆过程中急剧升温与冷却产生的巨大温度梯度，降低熔层和结合区的残余应力水平，进而达到抑制裂纹产生的效果。1 800 W-1 400 W功率组合、光束间距为12.5 mm是较为理想的参数组合。

以AZ31B镁合金为对象，对其进行CO2气体激光表面熔凝处理，采用金相观察、X射线衍射分析、硬度测试及摩擦磨损试验等手段，研究了激光熔凝层及原始镁合金的微观组织结构及磨损性能。激光功率P＝3 300 W，扫描速度v＝360 m/s时熔凝层是由α-Mg和β-Mg17Al12组成，且熔凝层的相含量比母材多。熔凝层的微观组织以树枝晶为主，枝晶组织发生了明显的细化。由于细晶强化、固溶强化和析出强化的共同作用，熔凝层的显微硬度提高了大约2倍。原始镁合金的磨损以磨粒磨损和氧化磨损为主，而熔凝层以磨粒磨损为主，熔凝层的耐磨损性能也得到了改善。

针对磨损与腐蚀失效轧机牌坊现场高性能再制造技术难题，研究了其激光熔覆再制造技术，评价了多种合金熔覆层的抗氧化与耐磨损性能。结果表明，相对轧机牌坊材料25#钢，选取的Fe基、Ni基和Co基3种类型9种熔覆材料均具有优异的抗氧化性能和耐磨损性能。其中，Co1合金熔覆层氧化后表面形成了致密氧化膜，熔覆层的抗氧化性能最佳; 而Co4合金的相对耐磨性最优异，磨损体积最小。最后，采用激光熔覆技术再制造的轧机牌坊在工厂生产中具备更长的使用寿命，再制造技术效果显著。

以聚苯乙烯粉末为原料，采用选择性激光烧结技术成型H型梁，探讨了激光功率、扫描速度、单层厚度、扫描间距耦合作用对收缩率的影响。结果表明：工艺参数耦合作用对收缩率具有较大影响，通过多工艺参数协同控制，可以减小H梁收缩率，这对SLS聚苯乙烯结构的精确成型具有重要意义。

激光除锈作为一项新兴的清洗工艺，在碳钢表面除锈领域潜在巨大的发展前景。采用1 064 nm波长的连续光纤激光器，研究了激光功率、离焦量和扫描速度对激光除锈效果的影响，通过清洗前后碳钢表面元素含量的变化分析得到准确的优化工艺参数。由金相观察进一步论证了激光除锈的良好效果，并发现在激光作用下产生的硬化层有助于提高碳钢表面的硬度，达到理想的激光清洗效果。

采用Nd-YAG激光器对铝/镀锌钢进行了异种金属激光填粉熔-钎焊试验研究，通过SEM对焊接接头进行了测试，研究分析了镀锌层对铝/钢异种金属激光填粉焊接的影响。结果表明：Zn能够在Al中充分固溶使得Al原子的相对浓度降低，减缓Al原子向钢侧的扩散，在一定程度上抑制Fe-Al脆性相金属间化合物的生成速率。接头强度较好的试件，断裂行为均是钎接界面区与镀锌钢的结合面上首先出现裂纹，随后扩展到钎接边缘富锌区处发生断裂。

研究了锌铝合金的脉冲激光焊接，讨论了焊缝中典型焊接缺陷的形成机理。通过光学显微镜研究了接头中的显微组织分布规律，并通过焊缝表面成形及拉伸试验评估了接头的力学性能。结果表明：在合适的工艺参数条件下可以获得良好的焊缝成形，接头的抗拉强度为105 MPa，可以达到母材的62%。焊缝区的主要组织为初生η相(白色枝晶组织)、β相(η相周围的块状组织)和(β＋η)共晶组织(片状组织)。

针对Al2O3陶瓷激光打孔存在重铸层、微裂纹等问题，提出了Al2O3陶瓷低压水射流激光复合打孔的方法。通过对比分析，研究了水射流流速对Al2O3陶瓷直接激光打孔与低压水射流激光复合打孔形貌的影响规律。研究结果表明，该复合打孔技术利用射流速的冲蚀作用，可以大大减少材料表面熔渣的堆积，从而减少甚至避免重铸层和微裂纹的产生。

为解决高速精密滚动轴承圆柱滚子微小动不平衡量检测中，传统压电传感器测量振动时因寄生质量与附加刚度导致的测试精度较低、测试灵敏度低等问题，介绍了自主设计的基于激光测距传感器的非接触式超微圆柱滚子动平衡测试系统，阐述了基于三角法的激光测距传感器工作原理，采用激光脉冲计数法高精度测量转子转速，并对超微滚子动不平衡量进行了检测分析。通过试验验证了所设计系统在测量微米量级微小振幅时的有效性，确保了对于微小动不平衡量提取的可靠性与准确性。

近年来，激光雕刻工艺开始逐步应用于纺织面料、皮革等材料，对各种面料的雕割、镂花、蚀刻等激光处理开拓了面料再造与图案设计的新途径。然而，激光雕印时，对织物的强力易造成损伤，本文系统地研究了棉织物在激光雕印印花时的强力变化，探讨了不同克重棉织物在BMP、PLT两种图片格式下激光雕印印花后强力与激光速度的关系以及激光雕印后织物强力与激光速度百分率、激光能量百分率之间的关系，以便于推进纺织面料的激光雕印印花的发展。结果表明：BMP图片格式下激光雕印，当激光速度大于1 200 m/min时，基本能保证棉织物的撕破和断裂强力下降率均低于20%。PLT图片格式下激光雕印，棉织物的强力下降率随激光速度百分率的下降而下降，随激光能量百分率的下降而变缓。

由于光电探测器在强激光辐照时易发生响应信号饱和，而无法有效测量脉冲宽度，最终影响脉冲功率的结果。通过研制脉冲波形能量测试系统，优化脉冲宽度和脉冲能量的测试手段，实现激光脉冲功率的实时检测。

基于反共振反射光波导中的抑制耦合理论，本文设计和制备出一种单空气包层大纤芯的八边形空芯微结构光纤，光纤直径为170 μm，纤芯直径为44 μm，纤芯壁厚为1.2 μm。实验测试结果表明该光纤对于波长为750 nm的光具有良好的导光特性。该空芯光纤结构简单，容易制备，并可设计成大纤芯适用于光泵碱金属蒸气激光、液体填充传感、高功率近红外光能量传输及气体激光器等领域，为探索简易新型空芯微结构光纤打下前期实验基础。

针对射频板条CO2激光器所采用的非稳-波导混合腔反射镜热变形问题。利用有限元分析法仿真得出了反射镜的热变形和温度分布，并提出了一种背面多热丝同步加热自适应补偿方法。结果表明，加热补偿方法可将反射镜的曲率变形从0.16%降低到0.02%以内，并获得了不同激光功率下的补偿曲线。

缩比模拟是研究电磁效应的有效方法。微波波段的大尺度缩比需要毫米波甚至太赫兹波段的辐射源，但实现技术复杂。提出使用光波模拟电磁散射效应的方法，并从光波的本质、光与无线电波的反射、绕射和干涉效应等方面研究分析了光波与无线电波的物理相似性; 从长相干光源、波束赋形、偏振方式实现、宽视角接收、散射体电磁效应模拟等方面分析论证了光学系统模拟电磁系统散射效应的技术可行性。研究结果对电磁系统特别是微波波段电磁系统的大尺度缩比模拟具有参考意义。

半导体激光器低频电噪声的大小受器件潜在缺陷的影响，与器件可靠性具有相关性。介绍了半导体激光器噪声测试及参数提取的原理，设计了基于超低噪声前置放大器和低频频谱分析仪的低频电噪声测试系统，可测量半导体激光器的低频电噪声并提取相关噪声参数，进而通过低频电噪声的研究对半导体激光器进行可靠性评价，具有灵敏度高、非破坏性等优点。

以上海自然博物馆多媒体项目设计为切入点，通过对承载自然博物馆多媒体文化景观的建筑和空间特点的分析，结合多媒体秀主题表达、故事演绎、画面色彩还原度、画面精度等方面的要求，采用工业级投影影像媒介技术、结合全彩大功率激光演示技术等多源数字成像展示手法的融合与创新，在集中控制系统的统筹运行下，影像与激光动画有机结合，优势互补、相互烘托，使整体系统呈现出全新的画面效果。

基于Pangolin激光演示软件，介绍了若干能将不同格式的图文影像文件在激光演示系统中转换的插件和专用软件，并开展各种素材文件格式转换及优化技术研究，从而为激光表演在不同场合的应用提供必要的技术支撑，提高了激光演示的表现能力，在实际应用中达到了更好的艺术效果。