研究了半径随角度的变化而随机变化的圆孔波纹锯齿光阑的衍射特性，提出并证明半径随机的圆孔纹波锯齿光阑能改善光束的近场分布和抑制光束中央部分的衍射调制。给出了衍射光轴上和横截面内光强分布的模拟计算结果，通过计算结果可以看出:通过半径随机圆孔波纹锯齿光阑后，衍射光横截面内填充因子比经过调幅型波纹锯齿光阑后的填充因子高，调制强度比经过调幅型波纹锯齿光阑低，并且半径随机锯齿光阑能在较大的空间范围内抑制轴上光强的衍射调制,其可抑制的最远空间距离可达0.15 m。

对亚纳秒脉宽激光脉冲进行了双通放大的实验研究。双通放大器增益介质掺杂原子数分数为1.0%，3 mm×120 mm的Nd:YAG棒。为了消除自激振荡和放大自发辐射(ASE)效应，Nd:YAG棒两端面采用1.5°倾角设计。为了获得较高的能量提取效率，通过选择合适的扩束镜倍率，保证主振荡器输出的种子激光光斑面积大约为晶体棒端面面积的80%。主振荡器输出的单脉冲能量为0.16 mJ，重复频率为5 Hz，脉冲宽度为0.964 ns，M2为1.5的种子激光，经过Nd:YAG双通放大后，得到了单脉冲能量88 mJ，脉宽0.975 ns，M2为1.7，不稳定度小于±3%，550倍的稳定高增益亚纳秒激光双通放大输出。

利用改进的脉冲Nd:YAG激光器，对激光冲击打孔加工无锥度直孔进行了实验研究。在优化激光脉冲峰值功率和脉冲能量、辅助气压参数的基础上，通过比较实验证明，能量递增组合脉冲是实现无锥度直孔加工的有效方式，增加脉冲组合中脉冲的个数可加工出负锥度的孔；激光焦点位置是影响孔锥度的重要因素，焦点位于材料表面上方1.1~1.7 mm有利于减小锥度。在厚度为1.5，3.0 mm的镍基高温合金材料上，获得孔径分别为480，510 μm的直孔，重复打孔孔径误差约30 μm，孔锥度<1%。给出了可实用于激光冲击打孔的直孔加工方法和脉冲激光器，并可用于其他材料的加工。

报道了一种符合工业应用的国产化大功率固体激光加工系统。大功率连续Nd∶YAG激光器采用对称放置方式四棒串接谐振腔，得到大于2100 W的稳定功率输出, 光束参数积24 mm·mard, 系统总光电转换效率达到3.5 %; 激光器的输出激光采用芯径600 μm的光纤传输。对激光加工系统的关键问题进行了分析, 包括大功率固体激光器在保证光束质量的条件下大功率输出、高效率光纤耦合输出、适应加工要求的控制系统等。研制的系统在实际应用中表明：加工系统稳定、可靠, 操作方便, 可与机械手、机床等外设联接, 满足工业应用的要求。