输出能量的稳定性是超短脉冲激光装置的一个重要指标。为提升SILEX-I超短脉冲激光装置放大前级的能量稳定性，通过实验测量了放大前级的再生放大器和预放大器及其抽运光的能量稳定性，发现抽运光的能量波动对再生放大器的能量稳定性影响较大，是放大前级输出能量波动的主要来源。为解决这一问题，采用Frantz-Nodvik方程和统计方法对抽运光波动造成的主激光波动进行了理论分析和数值模拟。分析了多种稳定性提升措施，如导出延后、饱和放大和多束抽运光抽运等。采用稳幅器件有效地提高了输出能量的稳定性，放大前级的输出能量波动的均方根值从4%左右降到1%以下。

为研究不同激光喷丸(LSP)工艺参数对强化效果的影响，以ISIGHT软件为平台，结合数值模拟软件ANSYS建立了激光喷丸参数化文件。采用多岛遗传算法对激光工艺参数进行优化，获得一组最佳参数组合。探讨了不同峰值压力及光斑半径对残余应力场及塑性变形的影响，结合实验对优化后激光参数下的塑性变形结果进行了验证。结果表明：模拟结果和实验结果一致性较好，所设计的优化方法可行，对今后的研究具有指导意义。

激光测距是空间飞行器轨道测定精度最高的一种技术。传统激光测距是测量激光信号的往返传输时间实现空间飞行器距离和轨道的测定。对于超月球距离的空间飞行器，该测量方式已不适用，必须采用单向激光传输，激光能量随距离平方衰减，其作用范围可超过月球达到行星际空间，这将是行星际激光测距的重要测量方式。利用地面激光测距系统，对一颗载有光子探测器和时间计时器的同步轨道卫星成功进行了单向激光测距实验，并与该卫星激光往返传输所测量的卫星距离进行了比较和分析，验证了单向激光测距的可行性。该测量实验为进一步研究单向激光测距技术及我国行星际空间飞行器激光测量终端系统设计提供了一定的参考。

根据Fraunhofer衍射理论，建立了基于相位调制的二维M×N激光相干阵列的远场光强分布理论模型。结合应用实际，对5×5激光相干阵列的远场光强分布进行数值模拟，分析了不同调制相位对远场光强分布的影响。结果表明，远场光强分布的主极大(小)的位置随调制相位变化，相对强度也随之变化；不同阵列结构，光强分布不同，每列(行)相邻两阵元上加载的相位差为π时，出现较多的主极大和次极大且对称分布。这些结果可为应用相位调制去控制远场光强分布提供有益的参考。

报道了用一束二倍频Nd:YAG激光同步抽运的脉冲染料激光系统,e型电子枪,铀原子束装置以及利用在单原子检测技术基础上发展起来的共振电离光谱和飞行时间质谱同时测量的技术,测量铀原子激发态吸收截面的饱和吸收方法。此法具有相当高灵敏度、高分辨率和强选择性的特点。

在激光熔覆过程中，对熔覆层凝固组织的传统调控是通过改变激光功率、扫描速度、光斑大小等参数来实现的，但此类调控方法只能改变熔覆层熔池的传热边界，调控效果有限。为了实现对熔覆层熔池中传热传质行为的趋向性控制，有效调整凝固组织的形态、大小和方向，利用电-磁复合场的协同作用，产生方向、大小、频率可控的洛伦兹力，驱动或阻碍熔覆层熔池的对流运动，影响其凝固过程。仿真和实验有效证实了电-磁复合场协同作用对熔池所产生的影响力要远大于单一稳态磁场，是一种强有力的熔覆层组织调控手段，并有望提高通过激光组合增材制造的轮机高温部件的疲劳寿命和降低凝固组织的内部缺陷，将其推广应用于熔凝、合金化、焊接等其他激光加工领域。

为解决脉冲激光焊接工艺参数多，参数调整依赖经验的现状，采用二次回归正交旋转组合的方式，设计激光焊接TC4薄板的试验方案。基于响应面法构建TC4薄板激光焊接工艺参数（电流、脉宽、频率）与预测响应值（接头拉伸强度）之间的数学模型，并通过该数学预测模型对各焊接工艺参数在焊接过程中的影响规律进行了研究。分析表明，焊接电流对激光焊接接头的拉伸性能具有主要影响，而脉宽和频率在对接头拉伸性能的影响方面具有明显的交互作用，且任一单因素对接头拉伸性能的影响效果均小于焊接电流。得到适用于1.5 mm厚TC4薄板的最优焊接工艺参数，并进行了相关试验验证，结果表明，所建模型与实际符合良好，具有工程实用价值。

为实现航空钛合金关键结构的改性去应力修复，在钛合金表面Nd:YAG激光制备了梯度改性修复层，扫描电镜(SEM)观察了微观组织，用能谱分析仪（EDAX）分析了元素成分和含量，测量了抗热震和热疲劳性能。结果表明，修复层微观组织主要为粗大和不完整的树枝晶、相对较细小的等轴和近等轴晶及细小短纤维状形态；随Cr3C2含量增加，树枝晶的数量、大小均呈上升趋势。梯度修复层比传统复合涂层具有更优异的抗热疲劳和热震性能。修复层表面氧化膜均匀致密，主要为连续的短纤维状组织，Ti600基体的氧化膜主要为疏松的金红石结构的颗粒状TiO2晶粒，以多面体规则形状堆垛，且晶粒粗大。

轧辊激光毛化技术作为一种最新的轧辊毛化方法，具有广泛的应用前景。但由于加工方法的限制，目前的激光毛化技术产生的轧辊表面毛化点分布成一个周期性各向异性的分布，导致最后轧制的毛化冷轧薄钢板效果不理想。提出了一种可以产生随机频率随机能量激光的光纤激光控制方法，此方法通过一个高效的随机数算法产生一个随机频率和随机占空比的脉冲宽度调制信号控制激光器输出特定波形的激光进行毛化加工，能够使得毛化轧辊表面产生随机无序分布的毛化花纹，最终轧制的毛化冷轧薄钢板能够满足表面各向同性亚光的要求，并且还能够提高加工效率，基于该方法的毛化加工设备已在实际生产中得到应用并且取得良好效果。

实验上系统地研究了10 mm 厚GH909低膨胀高温合金窄间隙激光-熔化极气体保护焊(MIG)复合焊接过程中焊接参数对焊缝形貌的影响。结果表明，当采用10°坡口角度，0.7 mm 钝边宽度的坡口尺寸时，焊缝成形较优良；焊缝熔宽会随着焊接速度的增大而减小；光丝间距影响了两种热源的耦合机制，在本次试验条件下，实现最优激光-电弧协同效应的光丝间距为1 mm；适当地增大焊接间隙会提高焊缝的熔深。实验中，在优化的焊接工艺参数下获得了良好的，无明显缺陷的焊缝成形。靠近热影响区的焊缝晶粒垂直熔合线向焊缝中心生长，在焊缝中心相互接触抑制形成柱状晶间。