采用激光熔覆技术在斜齿轮钢表面制备Fe基熔覆层。通过光学显微镜、显微硬度计对熔覆层进行金相组织与显微硬度分析, 采用磨损机对熔覆层和基材进行摩擦实验。结果表明:当激光功率为750W, 送粉速率为20g/min, 扫描速度10mm/s, 离焦量为16.4mm时, 铁基熔覆层与基体结合界面有明显的白亮带, 激光熔覆效果较好, 熔覆层的显微硬度值分布在845.3HV至955.6HV之间, 约为基体硬度(419.7HV)2倍; 熔覆层摩擦磨损性能得到了提高; 熔覆层显微组织为均匀而细小的铁素体和珠光体, 力学性能优于基体材质。

利用热力学方程进行了激光切割AZ31B镁铝合金的仿真实验。激光切割速度为8 mm·s-1时, 试样具有较好的切割质量。开展了光纤激光切割1.0 mm厚AZ31B镁铝合金的工艺实验, 获得了激光功率、切割速度、离焦量对激光切割质量影响的单因素实验数据, 并提出了三因素正交实验方案。1.0 mm厚AZ31B镁铝合金激光切割的优化工艺参数为：激光功率120 W, 切割速度0.5 m·min-1, 离焦量1.2 mm, 与理论计算值基本一致。

在研究超强激光与物质相互作用中, 研究的焦点通常需要高质量的光源来诊断动态物质的结构。为了获得高亮度、准单能和高对比度X射线光源, 改变物质及其结构来增强吸收激光能量和提高激光X射线的转换效率。利用多孔结构原理, 设计了直径为200 nm、密度为铜70%的纳米铜靶。在中国工程物理研究院激光聚变研究中心星光-Ⅲ激光装置上进行实验, 作用于靶表面的飞秒激光强度大于2×1018 Wcm-2, 利用单光子计数型X射线CCD测量了Ka 特征X射线, 获得的Ka光子峰值产额达到了3.6×108 photons·sr-1·s-1, X射线最大转换效率达到0.008 68%, 是平面铜靶转换效率的1.2倍。实验表明纳米须结构能够有效增强飞秒激光的能量吸收, 增强了超强激光转换成电子和X射线的转换效率。

利用多孔结构原理,研制了厚度为100 μm、孔隙率为70%的纳米多孔铜靶,密度比为固体铜的30%。实验在中国工程物理研究院“星光Ⅲ”激光装置飞秒激光束上进行,激光功率密度大于1.6×1018 W/cm2,脉宽为30 fs。利用16 bit单光子CCD获取了X射线能谱,测得铜Kα线光子产额为2.9×108 photon·sr-1·s-1,转换效率为0.008 38%。与压制加工的平面Cu靶相比,多孔结构靶的X射线产额约为平面靶的1.8倍,表明纳米多孔结构能够有效增强飞秒激光能量吸收,提高超热电子和X射线转化效率。

为了获取强激光驱动产生的X射线光源焦斑尺寸和空间分辨率, 设计了刃边及双网格方法, 其中刃边厚度为0.2 μm, 双网格分别为400目铜网格和394 lp/cm的镍网, 利用X射线CCD作为探测元件。Ti宝石激光在能量1 J、脉宽40 fs、频率10 Hz、激光功率密度约为4.4×1018 W/cm2的条件下, 重复频率加载圆盘Cu靶。在中国工程物理研究院25 TW激光装置上首次获得了X射线的焦斑及网格图像, 并推算了该装置的X射线焦斑尺寸为43 μm, 而网格空间分辨力为34 μm。结果表明该刃边及双网格方法适合强激光驱动产生的X射线焦斑尺寸测定。

为诊断激光驱动金属靶产生X射线背光源的性能，利用椭圆聚焦特性，研制了一种背光椭圆晶体谱仪。谱仪的色散分析元件为云母(002)晶体，椭圆弯晶的焦距为1350 mm,离心率为0.9586。激光束以30°角斜入射背光薄靶，且与椭圆弯晶长轴方向垂直。背光椭圆弯晶谱仪的布拉格入射角为50°～67°，衍射探测角为100°～120°，探测的波长为0.14～0.16 nm，采用X射线CCD相机接收信号。利用神光Ⅱ激光装置7#和8#激光器同时聚焦轰击10 μm厚的Cu平面背光薄靶，CCD成功获取了Cu等离子体X射线的类氦和Kα谱线。经解谱发现谱线有明显基底，用最小二乘法差值去噪处理后，实测谱线分辨率(λ/Δλ)大于700。

为提高晶体对波长为0.1~20 nm的X射线的衍射效率，通过特殊工艺对特定晶体表面进行位错处理。将云母、α-石英和LiF晶体劈成80 mm×10 mm的晶体薄片，其中LiF晶体厚度研磨到1 mm，其余三种晶体厚度为0.2 mm。将LiF晶体加热到400 ℃，然后用椭圆型折弯机进行多次弯曲，自然冷却降到室温，使晶格发生位错现象。在波长为0.154 nm的Cu靶X射线衍射仪上进行衍射试验，经晶体后利用成像板或X射线CCD获得衍射谱线，其中Mica球弯晶获得多级衍射谱线，经过表面处理的LiF晶体获取的X射线光子数比未处理的高2倍。结果表明晶体表面经过位错处理后提高了衍射效率，更适合X射线诊断研究。

研制了激光等离子体极化光谱仪, 用于诊断波长为0.2~20 nm的激光等离子体X射线的极化度并推断等离子体内部的各向异性状态。设计的谱仪在电子束垂直入射面内正交布置的色散元件均为PET晶体, 两通道均用成像板接收光谱信号, 其有效面积为30 mm×80 mm, 从光源经晶体到成像板的光程分别为980 mm和310 mm。在中国工程物理研究院激光聚变研究中心20 J激光器上进行固体靶实验, 获得了Al离子类氦谱线, 经过对类氦共振线和互组合线校正, 推算出两谱线的极化度分别为0.123 3和0.148 1。结果表明, 激光等离子体内部存在弱各向异性, 该谱仪适用于激光等离子体极化光谱的诊断。