The interaction of continuous wave (CW) fiber laser with Ti-6Al-4V alloy is investigated numerically and experimentally at different laser fluence values and ambient pressures of N₂4Pa) in several milliseconds with the same laser fluence. The experimental results demonstrate that the melting time threshold at high laser fluence (above 1.89×10⁸W/m²) is shorter for lower pressure (vacuum), which is consistent with the simulation. While the melting time threshold at low laser fluence (below 1.89×10⁸W/m²) is shorter for higher pressure. The possible aspects which can affect the melting process include the increased heat loss induced by the heat conduction between the metal surface and the ambient gas with the increased pressure, and the absorption variation of the coarse surface resulted from the chemical reaction.

利用类囊体溶液的激发光谱和偏振荧光光谱， 研究了温度对光系统Ⅱ(photosystemⅡ, PSⅡ)中色素分子取向的影响。 激发光谱表明在15～45 ℃范围内， 随着温度的升高， 叶绿素a对应的吸收峰发生红移， 激发谱强度在35 ℃达到最大， 65和75 ℃时大大减弱。 类囊体溶液的偏振荧光光谱中， 荧光峰位在15～45 ℃范围内始终保持不变， 计算得到的荧光偏振度随着温度的升高而增加。 分析表明温度通过影响光系统Ⅱ内色素之间以及色素蛋白之间的相互作用， 改变色素排列方向， 调节光合作用效率。 结果可为研究光合过程能量吸收与传递、 光合保护以及太阳能电池材料等方面提供参考。

The effect of temperature on the dynamics of a laser-induced cavitation bubble is studied experimentally. The growth and collapse of the cavitation bubble are measured by two sensitive fiber-optic sensors based on optical beam deflection (OBD). Cavitation bubble tests are performed in water at different temperatures, and the temperature ranges from freezing point (0 °C) to near boiling point. The results indicate that both the maximum bubble radius and bubble lifetime are increased with the increase of temperature. During the stage of bubble rapidly collapsing in the vicinity of a solid surface, besides laser ablation effect, both the first and second liquid-jet-induced impulses are also observed. They are both increased with liquid temperature increasing, and then reach a peak, followed by a decrease. The peak appears at the temperature which is approximately the average of freezing and boiling points. The mechanism of liquid temperature influence on cavitation erosion is also discussed.

为了研究环境压强对固壁面附近激光空泡溃灭射流的影响, 采用光偏转方法对固体壁面附近空泡溃灭行为进行了实验研究, 得到了不同环境压强下空泡的溃灭时间、溃灭射流冲击压强。结果表明, 相同激光能量下, 环境压强对空泡溃灭时间、射流冲击压强都有非线性的影响关系, 环境压强越大, 溃灭时间越小, 射流冲击压强越大; 在空泡溃灭的前期, 泡壁加速率较小且受环境压强的影响较小; 在溃灭的后期, 射流形成, 空泡上表面泡壁中心点速率迅速增大, 且相应阶段的加速率随着环境压强的增大而增大。这一结果对激光水下加工及空泡动力学的研究有积极的意义。

研究了紫外光照射下异丙醇-水配合液的偏振荧光光谱，以及不同荧光峰处光子强度随时间的衰变过程，计算了偏振度并讨论了其偏振特性，测试了不同峰位对应的荧光寿命并分析了其荧光发射特性。结果表明,异丙醇-水配合液在紫外光激励下发射的荧光为具有确定分子取向的部分偏振光，偏振度和各向异性度分别为0.542和0.441。在波长为220 nm和232 nm的激发光照射下，荧光峰位于277，284，293，309 nm,对应寿命均约为17 ns。而328，345，362 nm荧光峰对应的平均寿命分别约为21，22，16 ns，这与氢键作用下异丙醇和水形成团簇结构的相对稳定性有关。

为研究室温下乙醇-水二元混合物内部的分子间缔合情形, 测得了不同体积配比溶液的拉曼光谱, 发现位于2 800～3 050 cm-1波数区间的C—H伸缩振动频率随乙醇中加入水量的增加整体呈现蓝移趋势, 而位于1 048 cm-1附近的CO伸缩振动频率的变化规律却与此相反。 分析认为, 这种现象主要由溶液内部分子间发生的不同水合作用所致, 并据此阐明了液态乙醇的水合作用过程: 水分子首先与纯乙醇中的自缔合短链发生氢键缔合作用, 形成了含有较多乙醇分子数的乙醇水合团簇, 直到溶液中水的体积含量达到50%时, 乙醇的水合作用达到暂时饱和; 而当水的体积含量继续增加到70%以后, 水分子致使原有乙醇水合团簇解离形成较小尺寸的团簇, 并与解离点位上的乙醇分子羟基发生进一步水合作用; 而后, 当水体积含量增至一定程度后, 还会导致乙醇分子疏水基CH基团与水分子间形成弱氢键C—H…O。

为了研究脉宽为毫秒量级的激光对光学薄膜的损伤，根据国际标准ISO-11254和国家标准GB/T-16601建立了光学薄膜损伤阈值测试装置。测量了脉宽1ms和10ns、波长1064nm激光作用下TiO2/SiO2增透膜的损伤阈值，观测了损伤形貌，测量了损伤厚度及损伤半径，分析了毫秒量级激光损伤光学薄膜的损伤机理并与纳秒激光引起的损伤进行比较。脉宽1ms的激光致使光学薄膜损伤的能量密度阈值比脉宽10ns的激光高一个数量级，功率密度阈值低4个数量级，损伤半径大180μm，损伤厚度大200μm。结果表明，脉宽为毫秒量级的激光对光学薄膜的损伤更为剧烈，不但损伤了光学薄膜的膜层，而且对光学薄膜的基底也造成了毁灭性的损伤。该结果可供脉宽为毫秒量级的激光与光学薄膜相互作用的研究参考。

为了研究毫秒量级脉宽激光与半导体材料的相互作用机理，建立了一维有限元模型，对长脉冲激光与硅相互作用的气化现象进行了数值模拟。在计算中，利用热焓法处理了固-液相变过程，并根据热流方程考虑了气化产生的能量损失。在入射激光功率密度相同的条件下，定量地描绘了不同脉宽激光辐照材料的温度分布，前表面的温度历史，以及气化速度和气化深度,并估算出气化深度为0.5 μm时,物质蒸汽使激光产生光学自聚焦现象的激光功率阈值仅为0.2 W,此阈值远小于长脉冲激光的功率。因此，在长脉冲激光与硅材料相互作用过程中，气化的物质蒸汽会使后续激光产生光学自聚焦现象。得到的结果可为长脉冲激光的应用提供理论依据。

基于脆性材料在激光辐照下的断裂行为，将可控断裂激光切割技术应用于脆性材料的加工。为了分析脉冲激光辐照脆性材料过程及脉冲激光扫描过程中产生的断裂行为机理，采用数值计算方法建立了含有裂纹的三维有限元热弹计算模型。分析了脉冲激光辐照单晶硅片过程中温度场和热应力场的变化情况，并模拟计算了硅片边缘含有裂纹时裂纹尖端应力强度因子的变化。计算结果表明，在激光加热区域前后位置存在两个拉应力区，且激光加热区域靠近硅片边缘位置时，硅片边缘会产生较大拉应力；脉冲激光扫描硅片过程中，裂纹尖端的应力集中现象诱发材料持续开裂并引导裂纹沿激光扫描方向扩展。得到的结果与文献报道的裂纹扩展过程相符。

为了进一步探索用激光拉曼光谱测定乙醇水溶液中乙醇浓度的方法，研究了室温下C-H伸缩振动频移与溶液浓度的关系。室温下，在Renishaw 1000型激光拉曼光谱仪上测得了不同浓度乙醇水溶液在500~4 000 cm-1的拉曼光谱，发现溶液位于2 800~3 050 cm-1的3个C-H伸缩振动特征峰的峰值位置相对纯乙醇对应峰位的偏移量大致与乙醇浓度呈线性相关。对各峰峰值位置随浓度变化发生偏移的实验数据进行一元线性回归，然后利用回归结果进一步进行二元线性回归，得到乙醇浓度与C-H伸缩振动频率变化量的回归模型。实验结果表明，C-H对称伸缩振动峰(位于2 882 cm-1附近)对应的回归方程决定系数为0.962 2，-CH3非对称伸缩振动峰(位于2 977 cm-1附近)对应的回归方程决定系数为0.965 0，此二峰的频移量均与浓度呈现出较高的线性相关度，据此建立的二元回归方程决定系数达到0.98，可以用于常温下乙醇浓度的测定。实验研究表明，用激光拉曼光谱中乙醇分子的C-H伸缩振动频移测定室温下乙醇水溶液的浓度是可行的。