提出一种利用无源电探针探测激光焊接光致等离子体的方法。 采用光电同步采集系统对激光焊接光致等离子体进行研究， 利用无源电探针和光纤式光谱仪探测光致等离子体， 利用等离子鞘层理论分析电信号， 并运用相对光强法计算出光致等离子体的电子温度， 比较同步光电信号分析结果。 将不涂覆表面物质以及表面分别涂覆KF和TiO2三种情况下的计算结果进行对比， 对影响结果准确性的因素进行分析。 研究结果表明通过无源探针法计算等离子体温度与光谱信号计算结果基本吻合， 准确度受等离子体离子质量的影响。 无源电探针法能够反映激光焊接光致等离子体内温度变化， 具有较好的实时性， 可以作为激光等离子体监测手段。

为解决金属材料在激光辐照过程中因时变能量沉积所致的热响应问题，构建了由多层氧化膜生长模型、吸收基底表面多层吸收膜模型和热传导方程组成的能量沉积-热响应时变耦合模型。多层氧化膜包括Fe2O3、Fe3O4和FeO等三层，Fe2O3和Fe3O4氧化膜初期以线性规律生长，后期以抛物线规律生长，其中Fe3O4氧化膜在250 ℃以上开始生长；FeO氧化膜在570 ℃后以抛物线规律生长。利用吸收基底表面多层吸收膜模型计算了不同厚度多层氧化膜的反射率；利用热传导方程计算样品温度，联立求解了激光辐照过程中样品温度和反射率的变化历程。最后，建立了积分球反射率测量装置，在线测量了不同功率1.06 μm连续激光辐照过程中45#钢的反射率和温度，实验结果与数值模拟结果吻合较好。

针对先进高强双相钢的激光焊接问题，通过拉伸试验、显微硬度测试、扫描电镜（SEM）和光学显微镜（OM）等手段分析研究1.5mm厚DP1000钢板对接接头的性能和组织，讨论了接头强度和塑性降低的主要原因。研究发现激光焊接DP1000双相钢的焊接接头热影响区(HAZ)存在严重的软化现象，软化区集中在其回火区和不完全结晶区，该软化区造成焊接接头的抗拉强度下降了10%~15%，塑性下降了60%以上。强度下降的主要原因是回火区域出现了回火马氏体，其强度低于淬火马氏体；塑性下降的主要原因是焊接热影响区的软化使得焊接接头的不同区域在拉伸过程中出现不协调的变形，变形主要集中在热影响区的软化区，而焊缝金属区、母材区及焊接热影响区的硬化区几乎没有变形。

为了预示霍尔推力器的寿命，建立了推力器粒子束放电通道的2维电磁场模型，模拟的推进剂为氙。利用PIC方法跟踪粒子在电磁场中的运动。磁场的求解采用拉普拉斯方程，电场的求解采用泊松方程。电子由阴极喷入通道，并在电磁场中与原子发生电离碰撞生成离子。在跟踪离子的过程中记录下撞击到内外壁面的离子个数、角度和能量。利用记录下的参数进行腐蚀计算，得到当溅射阈值能量分别为10,20,30,40,50 eV时通道壁面的腐蚀速率。推力器放电通道出口附近的最大腐蚀速率约为1.7×10-9 m/s。

利用共轭反射计装置，开展了真空环境中激光作用下环氧/硅树脂双层结构复合涂层的1.3 μm反射特性研究，测量得到了涂层反射率随样品背表面温度的变化曲线。通过有限元分析和界面热阻修正得到了反射率随涂层温度的变化关系，探讨了反射率随温度的变化机理。研究结果表明，红外连续激光损伤环氧/硅树脂复合涂层，主要表现为底漆热解引发的鼓包分层和面漆热解导致的烧蚀变色；常温下涂层对1.3 μm激光的反射率约为0.80，激光辐照初始时变化不明显，鼓包前后出现波动，测量区涂层鼓包、烧蚀后反射率显著下降，最终保持在一个相对较低值；反射率变化与涂层热解过程、损伤方式密切相关，涂层对1.3 μm激光的反射率变化存在3个特征温度，分别对应底漆热解、面漆热解和表面状态趋于稳定时的温度。

开展了532 nm ps激光辐照面阵Si-CCD的实验研究，建立了532 nm，170 ps激光辐照Si-CCD效应实验测量系统，观察到了各种典型的干扰和损伤效应现象并测量了阈值。对破坏后的CCD 器件的微观结构进行了显微观察，并深入分析了各种典型实验现象和电路层面的损伤机理。开展了10 ns和150 fs激光对CCD探测器的辐照效应实验，并对不同脉宽激光与CCD相互作用阈值的关系进行了比较分析。实验结果表明：激光能量密度为10-8~10-3 J/cm2时，会干扰CCD成像；激光能量密度超过10-1 J/cm2时，则会出现CCD永久性损伤。

为了能通过背光面温度测量获得材料激光耦合系数，从傅里叶热传导方程出发，在一定的近似条件下推导出了不透明金属材料的表面激光耦合系数与背光面温升的关系表达式，给出了工程反演算法。采用两种不同的方法对反演算法进行了验证：一是用反演算法计算30CrMnSiA材料的1.3 μm激光耦合系数，与文献报道的实验测量值进行比较；另外是实验测量4 mm-30CrMnSi钢板的背光面温升，反演得到1.3 μm激光耦合系数随辐照时间和温度的变化，然后数值计算背光面温升并与原始实验测量结果进行比较。验证结果表明，借助于背光面测温反演激光耦合系数的方法可行，精度可以满足激光辐照效应研究的要求。

为了研究激光辐照过程中材料的耦合特性及耦合特性随温度的变化规律,设计了一套主体为半椭球壳体，可用于激光辐照过程中材料反射率在线测量的共轭反射计实验装置，研制完成的初样其主体内壁在可见-长波红外光谱范围内镜面反射率优于70% 。介绍了测量原理和测试系统的设计方案，采用光线追迹模拟方法研究了主体部分的设计参数，分析了开孔位置、入射方向、光斑尺寸、收集孔径以及内壁反射特性对测量收集效率的影响。结果表明：在设计指标下选用探测光束直径为Φ10 mm、收集孔径为Φ38.1 mm时，收集效率可达到完全收集的97.8%，满足测量要求。另外,用短波激光测量内表面光洁度有更高要求; 理想面型条件下，限定范围内的收集效率主要由内壁镜面反射率决定; 因此，半椭球内壁的面型、光洁度、反射率及其均匀性是影响测量精度的主要因素。

为了改善脉冲激光溅射沉积大面积薄膜的均匀性，发展了基片离轴旋转的扫描技术.根据基片离轴旋转的基本原理和等离子体羽空间余弦分布规律，建立了径向膜厚分布公式.数值模拟了各种因素对基片离轴旋转扫描沉积薄膜均匀性的影响.分析表明，优化粒子束中心与基片中心偏置距离、溅射点与基片的距离是改善基片离轴旋转扫描镀膜均匀性的主要途径.同时也考虑了电机转速、镀膜时间和激光重频的影响.通过参量优化，当均匀度要求在95％时，计算得到薄膜的最大半径超过40 mm.

为了验证纳秒紫外激光大气等离子体通道技术的可行性，采用实验方法研究了248nm远紫外激光与实验室空气的相互作用，测试了相应的电离击穿阈值；尝试建立了连续的激光等离子体电离通道，并进行了激光等离子体通道直流电传输实验，得到的数据显示，在180mJ单脉冲能量作用下，连续闪光柱长度8mm，可导电区长度约20mm。结果表明，纳秒紫外激光建立连续激光等离子体导电通道是可行的。