作为一种新兴的非机械式波束控制技术，光学相控阵大大提高了系统的效率和稳定性，具有低质量、小尺寸、快速波束赋形和低功耗等优点，在多个领域得到了广泛的应用。本文从波束指向器的角度，综述了液晶空间光学相控阵技术在激光通信中的研究进展。根据激光通信系统对波束指向器的性能要求，从大口径、大角度、快速响应、多波束和偏转效率提升等多方面介绍了液晶光学相控阵领域的研究现状与最新进展，总结了液晶光学相控阵目前面临的问题及未来的发展趋势。

为解决激光增材制造中由于温度分布不均匀而导致的成形件的变形、开裂等问题,本文提出了一种基于特征区域的分区扫描策略。利用ANSYS模拟了L型与T字型这两种特征区域的沉积制造过程,分析了不同扫描起点位置对特征区域温度场分布和基材节点热循环的影响,得到了这两种特征区域的最佳扫描起点位置。在此基础上,模拟了三种基于特征区域的跳转扫描顺序沉积成形件的过程,得到了不同跳转扫描顺序下成形件的温度与应力分布,并通过热电偶测温与基材翘曲变形实验对模拟结果进行验证,实验结果与模拟结果相吻合。研究结果表明,基于特征区域的最大跨距跳转扫描策略可使沉积制造过程中基材的温度分布更均匀,成形件应力与变形量更小,有利于提高成形件的尺寸精度。

为了解决激光自熔焊接时薄板焊缝易产生负余高的问题及满足高装配精度的要求，提出了激光填丝焊接(LWFW)工艺，开展了Hastelloy C-276屏蔽套材料的LWFW实验，研究了工艺参数对焊缝形貌的影响，分析了接头不同区域的显微组织、元素分布及显微硬度特征。结果表明，运用LWFW可以获得上下表面正余高可控的焊接接头，在优化工艺参数条件下可获得上下余高、接触角基本一致的焊缝形貌。焊缝晶粒细化明显，母材与熔化线交界处无明显热影响区，焊缝不同熔化区域元素分布均匀，没有明显的元素宏观偏析，但柱状枝晶区Mo元素存在显微偏析。接头不同熔化区域显微硬度分布均匀，硬度值与母材的基本相当。

基于透明电介质的烧蚀率计算模型，建立了飞秒激光烧蚀石英玻璃的微槽截面形状仿真模型，并通过烧蚀实验验证了模型的可靠性。利用所建模型分析了光斑半径、脉冲能量和扫描速度等参数对微槽截面形状的影响规律。研究表明，减小光斑半径、提高脉冲能量或降低扫描速度均可以提高微槽的槽深和侧壁角；微槽的槽宽随脉冲能量的提高或扫描速度的降低而增大，但随光斑半径的增大，其呈现先增大后减小的规律，在脉冲能量为4 μJ、扫描速度为0.2 mm/s的条件下，槽宽在光斑半径为13 μm时达到最大值8.13 μm。

为实现石英玻璃表面凹槽的飞秒激光精密减薄加工，采用线扫描-面减薄的工艺手段，研究脉冲能量对烧蚀线槽形貌的影响，并以此为基础开展不同烧蚀线重叠率δ 的单层凹槽减薄实验，通过激光共聚焦显微镜对凹槽的槽深、侧壁角和底面粗糙度等形貌特征进行观测和分析。研究表明，当40%≤ δ ≤80%时，随着δ 的增大，凹槽深度增大、侧壁角减小；当δ =40%时，凹槽的槽深、槽宽、侧壁角分别为14.56 μm、261.8 μm 和59.1°。凹槽底面粗糙度Ra和Rz 随δ 的增大而减小，当δ 为80%时分别达到最小值0.19 μm 和1.23 μm；平行于扫描速度方向的轮廓算数平均偏差Ra′和微观不平度十点高度Rz′随δ 的增大呈现先减小后增大的趋势，当δ 为80%时，Ra′≈Ra、Rz′≈Rz；轮廓三维均方根偏差Sq随δ 的增大逐渐减小，最小值为0.16 μm。