为了研究激光熔覆304不锈钢和轧制态304不锈钢拉伸力学性能的差异，在27SiMn钢基体表面进行不同激光扫描速度下，单道激光熔覆304不锈钢实验，得到了单道熔覆层的宏观形貌和显微组织。在单道良好成形性的激光扫描速度下，进行多道搭接实验，得到了熔覆层横截面宏观形貌。最后进行多层累加，得到了拉伸力学性能曲线和拉伸断口形貌。结果表明，随着激光扫描速度的不断增大，单道熔覆层成形性较差，搭接率为50%的情况下，所得的熔覆层成形性较好。激光熔覆304不锈钢抗拉强度为551.32 MPa，拉伸断口形貌表现为明显的韧性断口；原轧制态304不锈钢抗拉强度为713.11 MPa，拉伸断口形貌表现为明显的脆性断裂断口。

AlSi10Mg合金具有良好的气密性，较好的流动性，热裂倾向小，收缩率小，强度高等优点，在汽车、航空航天等领域被广泛应用。随着零部件轻量化的需求增大，铝合金零件的结构和形状也愈发复杂，传统铸造技术已经无法满足市场需求。鉴于此，研究采用激光选区熔化技术快速凝固成形AlSi10Mg合金。利用激光选区熔化技术制备AlSi10Mg合金，主要分析了激光选区熔化后和不同温度时效处理后合金的显微组织、物相构成以及力学性能的变化。试验结果表明，激光选区熔化AlSi10Mg合金显微组织由基体区和热影响区组成，不同层之间的熔池呈椭圆形叠加分布，熔池宽约为250～300 μm，深为100～200 μm。时效处理后，由于Si原子的扩散，枝晶状态的共晶硅完全转变为颗粒状，且随着时效温度的升高，共晶硅的平均尺寸增加。时效处理前后，合金的物相均由Al基体相和Si相组成，但是时效后，由于过饱和Al(Si)固溶体的Si原子的析出，Al相的峰值向左偏移。激光选区熔化后合金具有最高的硬度值，时效处理后，硬度值急剧下降。随时时效温度的升高，硬度值降低。激光选区熔化技术能够有效细化AlSi10Mg合金的微观组织，并能显著提高合金的力学性能。

应用5 kW光纤激光器在试验球阀基材表面熔覆了经过造粒的纳米碳化钨和包含ZrO2、SiO2的钴基合金粉末，观察分析熔覆层的显微组织，测试强化层的显微硬度和摩擦性能。试验结果表明，50%质量分数钴、40%质量分数纳米碳化钨和10%质量分数金属氧化物试样的显微组织均匀、致密，无裂纹与气孔。激光熔覆强化层平均厚度为1.4 mm，强化层与基材之间呈现冶金结合。强化层中存在网络状和点状分布的强化相，网络状强化相主要为WC，网络间弥散分布点状强化相主要为金属氧化物ZrO2、SiO2。强化层表层平均显微硬度在65 HV，较基体材料提高110%以上。在20 ℃和300 ℃环境下，试样磨损量较基材下降75.3%和68.2%。其中，网络状分布的WC强化相提升了涂层的硬度，网络间弥散分布的金属氧化物强化相加强了合金粉末的润湿性，减少了气孔和夹杂的产生，强化层的主要磨损机制为少量粘着磨损，强化层有利于提升球阀的耐磨性和实际工况中的使用寿命。

采用ANSYS有限元软件，利用热-结构间接耦合的方法建立单层多道的应力场模型，对选区激光熔化AlSi10Mg应力场进行模拟。分析了内应力的分布和演变规律，以及不同曝光时间和点间距对残余应力的影响。研究发现，温度均匀化后熔池搭接区域的残余应力高(最高残余应力)，中心区域的残余应力低(最低残余应力)。随着ET和PD的增加，最高残余应力逐渐增大。然而，进一步增加PD，缺陷的形成导致应力有所降低。随着ET的增加和PD的降低，最低残余应力增加。

研究了层厚对激光选区熔化(SLM)技术成形 Ti-5Al-2.5Sn(Ti-Al-Sn)钛合金试样致密度、显微组织和力学性能的影响规律。结果表明，随着层厚的减小，激光体的能量密度将会提高，层厚度达到60 μm时也同样能够制得致密度大于99.0%的Ti-Al-Sn合金试样。采用SLM工艺得到的Ti-Al-Sn合金试样主要包括3种显微组织，分别为针形α′马氏体组织、针形α′马氏体+岛形αm混合组织以及单纯的岛形αm组织。当层厚增加以及扫描速率变慢时，试样的冷却速率也逐渐降低。当层厚增加后，各个Ti-Al-Sn试样的力学性能测试结果都发生了降低的现象。各个层厚下得到的Ti-Al-Sn试样在室温下进行拉伸测试时都表现为韧性断裂特征。

激光熔覆再制造技术在零件修复方面已被广泛应用几十年，该技术在应用时熔覆层易出现成形不均匀，存在气孔、裂纹等缺陷，熔覆层的质量会直接影响零件的修复效果。因此，有效控制熔覆层质量是该技术应用过程中的关键。分析了国内外现有的以熔覆层截面形貌、稀释率和热影响区宽度为评价指标的质量评估方法，介绍了以图像、温度等为监测信号的质量监测技术，综述了自适应控制系统，继而根据目前研究进展对熔覆层成形质量的提高提供依据。

激光与等离子电弧作为两种高能束热源进行复合焊接，相比于单独激光焊能够达到更大的熔深和更高的焊速，分别采用2 mm和4 mm厚度的304不锈钢板为母材进行平板焊和对接焊，观察焊缝成型与不同激光功率下的等离子体形态，研究在2 mm的平板高速焊中，在保证单面焊双面成型的前提下，不同激光功率的最佳电流匹配范围，及4 mm厚度不锈钢在对接焊中对于间隙与错边的适应性。试验表明，在保证单面焊双面成型与最低1 000 mm/min焊速的前提下，激光功率越大所匹配的电流范围越宽，越能达到更高的焊速。激光-等离子电弧复合焊在平板对接焊中，对于间隙与错边具有良好的适应性，最大适应间隙为0.5 mm，最大适应错边为1.5 mm。

针对1J79软磁合金0.3 mm厚薄板脉冲激光焊接的焊缝形成规律和机理，设计了不同激光功率、脉冲宽度、焊接速度工艺参数的对照试验。结果表明，薄板脉冲激光焊接焊缝由一串等间距的焊斑重叠形成，呈典型的重熔特征，焊缝横截面存在多次熔化形成的熔合线。激光功率、脉冲宽度决定焊缝的熔透状态，对焊缝正面和反面成形影响较大，对焊斑重叠率影响很小。焊接速度决定焊斑重叠率，从而影响焊缝连续性和焊缝表面质量。在全熔透焊接条件下，焊斑重叠率大于62%时，可获得成形良好、表面均匀的薄板脉冲激光焊接焊缝。

以10 mm的Q345B钢板作为实验材料，采用激光-MAG复合焊接技术，通过调整焊接电流，送丝速度，焊接速度，光丝间距等复合焊接参数，探索Y型坡口高速打底焊的可行性及相关工艺适应性研究。实验过程中借助高速摄像和电压电流采集器，分析焊接电弧和熔滴过渡的行为特征。结果表明，激光-MAG复合焊能实现最大6 mm钝边以及最小角度为35°坡口的高速打底焊，焊速为1 m/min，对间隙和错边的适应性较好，激光与电弧电流的匹配对焊接稳定性有很大的影响。

为了探索激光清洗技术用于汽车板镀层材料焊前预处理的可行性及其工艺参数对焊缝质量的影响规律，为工业生产提供一定的参考，在镀Al-Si涂层试样件表面进行激光清洗预处理，并采用单激光自熔焊对接，通过对比激光清洗前后试样件的拉伸强度、焊缝表面形貌组织和杯突。研究结果表明，采用激光清洗可有效地清洗汽车板镀层，参数为激光功率P＝50 W，清洗速度S＝1～4 m/min，清洗次数N＝2。激光清洗涂层保存20～21 μm时自熔焊缝强度较高，可达母材强度的94%左右。激光清洗的生产效率较高，清洗速度可达4 min/件。

为了研究激光清洗高速列车集电环锈蚀后对表面显微硬度、表面粗糙度、耐腐蚀性能以及表面化学成分的影响，采用1 064 nm脉冲激光对集电环表面锈蚀进行清洗。利用表面粗糙度仪以及显微硬度仪对清洗前后表面粗糙度与显微硬度进行检测，通过电化学工作站对清洗前后进行抗腐蚀性能检测，使用X射线荧光光谱分析表面化学成分。结果表明，经过激光清洗后表面显微硬度达到210.7 HV，高于基材硬度；清洗后表面粗糙度达到Ra 2.5相比未清洗表面降低68.7%；并且激光清洗处理后集电环表面耐腐蚀性能相较于基材得到增强；经过激光清洗后的集电环表面O元素含量与未清洗表面相比发生下降，O含量为3.840%。

针对性能优良的不锈钢车体电弧焊后表面氧化物的清理需求，研究了采用光纤激光器对不锈钢焊后表面进行激光清洗的工艺、机理及清洗后表面元素测试。通过不同工艺参数的对比实验，分别研究了激光功率、激光频率和清洗次数对清洗效果的影响，并提出了不锈钢表面焊后氧化物可能的两种剥离机制。通过对分别采用激光清洗和机械磨刷两种清理方式清理后的不锈钢表面进行测试，并将测试结果进行对比分析发现，激光清洗后的表面清洁度要优于传统的机械磨刷清理后的表面，该发现有助于激光清洗在不锈钢表面污物清理应用的大范围推广。

为了达到脱除桥梁防护漆层的绿色环保要求，利用脉冲激光器的短脉冲和高峰值功率的特性，进行了激光清洗技术在桥梁脱除油漆作业时的应用研究。通过正交试验法，研究了平均功率、频率、扫描速度以及扫描次数等工艺参数对激光清洗质量的影响，以及各工艺参数的影响权重，并求得最佳工艺参数。最佳参数为平均功率50 W，频率70 kHz，扫描速度300 mm/s，扫描次数1次。根据优化后的工艺参数，加工获得了粗糙度Ra 6.6 μm，Rz 30.1 μm，且无漆层残留的良好清洗区域，验证了激光脱除油漆在桥梁防护应用中的可行性和可推广性。

激光除锈是时下一种非常热门的金属表面清洗工艺，在HT200表面除锈领域具有巨大的发展前景。采用1 064 nm波长的脉冲激光器，通过激光除锈的机制和模型从原理上分析了激光功率、激光频率、扫描速度和扫描次数对激光除锈效果的影响。通过观察清洗后的HT200表面元素含量和扫描电镜观察论证了激光除锈的良好效果。通过硬度和表面粗糙度测量发现在激光作用下HT200表面产生硬化，并且HT200表面达到精加工的标准，清洗等级达到Sa 2.5，从而达到理想的激光清洗效果。

利用1 064 nm MOPA光纤激光器对非晶硅薄膜太阳能电池制备工序中的激光清边工序进行了实验研究，探讨了激光器脉冲宽度、填充线间距、扫描速度等工艺参数对加工效果的影响。在脉冲宽度100 ns，重复频率80 kHz，填充线间距35 μm，输出功率比100%，扫描速度3 500 mm/s，光斑交叠比wx＝0.83，wy＝0.88的参数下，获得了清边区表面理想，电阻值＞1 000 MΩ的良好清边效果。

飞秒激光通过高NA值的物镜进行表面微加工时，过短的焦深会影响加工性能。分析了高倍物镜所带校正环对焦点的离散作用，提出了一种利用空间光调制器(SLM)进行全息散焦控制的方法。通过改变衍射轴锥镜(Axicon)计算机生成全息图(CGHs)中环形闪耀光栅的周期，来进行散焦控制以形成长焦深。焦点轴向强度分布以加工于聚酰亚胺薄膜(PI)表面微孔的形式表示，其分布与仿真结果一致。使用0.6 NA的40倍镜进行散焦加工，当环形闪耀光栅最小环周期为200 μm，并由内向外以400 μm递增时，可获得50.90 μm的均匀焦深，是直接使用高倍物镜聚焦进行加工所获得的6.15 μm均匀焦深的8.28倍。此外还通过SLM与校正环进行复合散焦加工，进一步均匀化了整个焦深区域。

为解决毫/纳秒激光加工微孔质量差的问题，利用515 nm皮秒激光对厚度为0.1 mm的不锈钢进行环切法加工直径100 μm的微孔实验。采用激光共聚焦显微镜对加工后形貌和质量进行观察与表征，研究激光能量密度、扫描速度和离焦量等因素对加工后微孔形貌与质量的影响规律。实验结果表明，能量密度对微孔内壁质量有直接的影响，在保证去除能力前提下，控制能量密度在6.45 J/cm2以下，可有效减小微孔内壁的热影响区。同时实验还发现，适当增加扫描速度能够改善环切加工微孔切口和内壁的质量。在激光能量密度6.45 J/cm2、扫描速度200 mm/s时，孔锥度为2.72°。随着扫描速度的增大，锥度减小，最后稳定在2.29°左右，正离焦加工也能一定程度上减小孔的锥度。此研究结果表明，优化工艺参数能够加工出热影响区小、边缘质量好且锥度小的微孔。

水导激光加工技术因加工材料表面热影响小，加工深度能力强等优点展现出优越的加工能力。研究基于水导激光加工机理，提出一种新型水导激光缩流导光方法，分析了缩流机理，并通过激光与缩流层流水柱高效耦合试验与材料加工试验验证其加工方法可行性。试验结果表明，保持气压不变，随着水压的增大，缩流层流水柱的速度、直径及长度不断增大；保持水压不变，随着气压的增大，层流水柱速度逐渐增大，直径和长度逐渐减小。同时，通过调节激光与层流水柱耦合最优传导激光条件下进行加工试验。对比空气中加工结果，水-气缩流传导激光加工技术在热影响区和热堆积上有明显的改善，初步验证新型水-气缩流传导激光加工技术的可行性。

以W6Mo5Cr4V2(M2)高速钢刀具材料为试样，研究激光冲击对M2材料疲劳性能的影响。对M2试样进行激光冲击处理、金相组织观察、残余应力测量及疲劳性能检测等试验，分析激光冲击对试样表层材料微观组织、残余应力和疲劳性能的作用机理。结果表明，激光冲击后M2试样表层微观组织晶粒细化，晶界增多，形成位错与孪晶等晶格缺陷；激光冲击区产生一定深度的残余压应力层，横截面上的残余压应力由表及里逐渐减小，表面残余压应力值最大，距表面一定距离范围内，残余压应力值基本稳定；激光冲击前后，试样的平均疲劳寿命有显著提高，不同的激光冲击工艺参数对试样的疲劳性能产生不同的影响。激光冲击处理使M2高速钢表层材料得到强化，疲劳性能有效改善。

采用数值模拟方法研究了受到高斯光阑限制的啁啾高斯脉冲在色散介质中的光谱特性。建立了色散介质中受高斯光阑限制的啁啾高斯脉冲模型，推导出了脉冲功率谱表达式。以功率谱表达式为基础，仿真分析了高斯光阑半径、啁啾参数、传输距离和离轴半径等因素对光谱特性的影响。结果表明，啁啾参数对光谱的影响只取决于其绝对值，啁啾参数使近场光谱偏离高斯分布，高斯光阑的限制可有效抑制这种偏离。啁啾参数绝对值越大，远场光谱在传输方向上衰减越慢，在离轴方向上衰减越快，能量越向光轴集中。相比无高斯光阑限制，带高斯光阑限制时，光谱在传输方向上衰减更快，在离轴方向上衰减更慢，且在离轴方向上，红移量和谱宽压缩量均明显减小。随着传输距离增大，轴上光谱蓝移，且在远场趋近于高斯分布，中心频率趋近于一个渐进值。

目前激光扫描振镜控制板大多需要连接工控机在Windows操作系统下工作，这样在手持式激光清洗设备上操作很不方便，为了提高其激光扫描振镜的集成性和实效性，设计了一种基于XY2-100协议的以XILINX公司ARTIX-7系列的XC7A100T芯片为主控芯片的激光振镜辅助控制板。通过XC7A100T芯片的普通I/O端口来产生控制振镜的4路控制信号，加上旋钮调节激光振镜的扫描范围和扫描速度，使得手持式激光清洗设备的振镜能够独立工作。

针对厚度1.2 mm以下的软质微喷带在激光打孔过程中存在的易变形、调试繁琐和对中操作不便等问题，专门设计了一套柔性化程度高和通用性强的微喷带激光打孔定位夹具。该夹具主要由支撑机构、对中机构和防打透机构3部分组成。通过实验改进，能够保证带宽在100 mm以内微喷带的精确定位和对中，实现了微喷带动态在线速度57 m/min的连续精密打孔，达到了预期的生产效果，适应微喷带的产业化发展要求，且为同类型零件的加工夹具设计提供了参考。

脉冲激光探测系统应用于常规弹药过程中，单光束前向探测结构无法满足周向定位需求。同时，系统结构要求尽量简单，故传统的光束布局方式无法直接应用。为此，提出了一种多光束大视场脉冲激光周向探测方案。根据激光收发系统光场特性与探测需求，基于非球面光学设计理论，设计出激光整形扩束与大视场接收的阵列透镜光学系统，并设计了窄脉冲大电流脉冲激光驱动电路和高灵敏度高信噪比光电放大电路。提出基于FPGA目标方位判别和抗干扰策略，有效提高了系统抗干扰能力，建立了弹目交会模型，并进行了目标捕获率分析。加工制作了原理样机并进行静态实验，结果表明，样机能有效探测不小于5 m的近程目标，实现常规弹药激光近炸引信360°大视场周向探测。

机载LiDAR(Light detection and ranging)扫描系统由激光扫描仪(LS)、全球卫星导航系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)组成，无论是在三维测量还是无人驾驶中有着广泛的实用价值和应用前景。其中扫描系统的安装误差角是影响激光点云精度的主要因素之一。提出一种无地面控制点的机载LiDAR扫描系统的安装误差参数标定方法。通过重复扫描同名点来推导扫描系统安置参数标定模型，最后再使用最小二乘迭代法求解出标定参数的最优值。通过无人机载激光扫描系统实验验证了方法的合理性和有效性，可以很明显的提高扫描数据生成的点云质量，具有一定的可行性和实用性。

对多脉冲激光损伤CCD探测器进行了实验与仿真研究。采用波长1 064 nm，脉宽100 μs的激光器，在频率1、3和5 Hz工作条件下，对CCD探测器进行激光损伤实验，观察到多脉冲损伤CCD的三个阶段，得出了CCD探测器的损伤阈值。建立了多脉冲激光损伤CCD探测器的仿真模型，利用有限元法对CCD的损伤阈值进行仿真计算。研究表明，在相同频率的激光辐照下，随着激光脉冲数的增加，CCD的损伤阈值逐渐减小。在脉冲数一定的情况下，重复频率较低，重复频率对CCD损伤阈值影响不大。仿真结果和实验结果吻合良好。

为了克服传统散货堆体积测量方法效率低下的不足，设计并实现了一套基于三维激光扫描的散货堆建模系统，使得操作者仅需手提扫描设备绕行被测货堆一周便可快速获得细节特征明显的三维模型。该系统以二维激光扫描仪为核心对散货堆形貌进行测量，辅以高精度传感器跟踪扫描仪的位置和姿态，进而整合离散的扫描点形成建模所需的三维点云。数据处理过程中，根据激光扫描仪特性和货堆结构特点进行了算法优化，降低了扫描点降噪消耗的时间，提高了三维建模和体积计算的效率。对多个3 000～30 000 m3煤垛的测量实验表明，该套系统仅需几分钟即可完成对大型散货堆的三维建模，时间长短主要取决于操作者围绕货堆的步行速度，而测量结束后的20 s之内就能够给出三维模型和体积计算结果，精度可达0.75%以内。

近年来，为了使加工技术更加精准、无误差，各国研究者投入到了微加工领域的研究。而飞秒激光以其极高的峰值、较小的损伤阈值、高的聚焦力，使其成为国内外在微加工领域的热点研究对象。总结了近年来飞秒激光在微加工领域的研究进展，并从微加工金属材料、集成光学、生物医疗、纳米加工领域进行综述，最后指出飞秒激光发展到现在所存在的问题及对未来的期想。

现代社会的飞速发展，能源环境问题越发突出。超级电容器因同时具备高功率密度、高能量密度和较长使用寿命而备受关注。电极材料和结构决定了超级电容器的性能。从而电极材料的制备工艺的开发优化成为人们研究的重中之重。重点介绍了激光精细加工制备超级电容器电极材料的研究现状以及发展趋势。

目的: 探究 Nd:YAG激光联合Er:YAG激光辅助治疗广泛型侵袭性牙周炎(generalized aggressive periodontitis，GAgP)的临床疗效。方法: 选取12例广泛型侵袭性牙周炎患者，将同颌对称同名牙随机分配为对照组(超声龈下刮治+根面平整术) 和实验组(超声龈下刮治+根面平整术+激光治疗)，临床检查患者治疗前、治疗后1、3个月探诊深度(probing depths，PD)、出血指数(bleeding index ，BI)的改变。结果: 术后1个月及3个月，实验组PD、BI均低于对照组(P＜0.05) 。结论: Nd:YAG激光联合Er:YAG激光辅助龈下刮治根面平整术治疗广泛型侵袭性牙周炎，可取得较好疗效，优于单纯使用龈下刮治根面平整术。