在空气环境下， 激光诱导等离子体光谱用于激光清洗状态的在线分析快速而准确。 该文利用中阶梯光栅光谱仪探测脉冲激光器作用于干净及表面污染的铜币样品产生的等离子体光谱谱线， 这些谱线中不但包含了清晰的铜原子发射谱线， 还包含空气中氧气和氮气与激光作用产生分解效应的原子谱线。 为了消除单次测量的不确定性， 分析了多次测量的分布恒定的氧原子和氮原子谱线的统计规律， 表明强度分布规律一致， 且相对标准差基本相同， 可以采用单次测量的光谱图变化表示清洗过程中状态。 表面污染的铜币光谱图中包含多元素原子谱线和连续谱线， 清洗干净铜币的光谱图连续谱线消失且只有铜元素谱线， 观察谱线变化就可以表明样品是否被清洗干净。

为了研究平顶高斯光束通过扩束系统的传输特性，从柯林斯衍射积分公式出发，推导出场强分布的解析式。以伽利略式和开普勒式这两种常见的扩束系统为例，对平顶高斯光束扩束后在接收面的光强分布进行数值计算及分析。结果表明，平顶高斯光束通过同等倍数但不同形式的扩束系统的传输特性不同，且对于不同焦距的扩束系统，其传输特性也有比较明显的差别；平顶高斯光束通过开普勒式扩束系统，不仅在成像面距离获得平顶光束，还可在一定轴向范围之内保持平顶分布，并且轴向范围和所选扩束系统的放大倍数有关，随着放大倍数的增大，轴向范围也增大。

用Nd:YAG脉冲激光器产生的1.064 μm激光，在空气环境下作用于金属Al诱导产生等离子体，获得了不同能量以及多次脉冲烧蚀下的Al等离子体发射光谱，分析了谱线强度与能量变化之间的关系，实验结果表明：随激光能量的增加，谱线的信号强度明显增强；对等离子体光谱进行Lorentz线型拟合，获取了谱线的半高宽，以此来计算电子密度，得到了电子密度及信号强度随多脉冲强激光诱导次数的增加而逐渐下降的演化规律。

研究了调Q激光器中微秒量级的长脉冲杂光对纳秒量级的主脉冲激光诱导冲击波的影响。通过调节调Q晶体的半波电压来改变晶体漏光和放大自发辐射的能量(长脉冲杂光)，同时保持抽运功率不变，利用压电传感器聚偏氟乙烯(PVDF)测量了主脉冲激光诱导的冲击波。研究结果显示，随着漏光和放大自发辐射能量的增加，主脉冲激光能量下降，脉冲宽度增宽，导致主脉冲激光功率密度下降，主脉冲激光诱导的冲击波峰值压力下降；同时材料表面被烧蚀得越厉害，当激光总能量为6.5 J，长脉冲杂光能量为2280 mJ时，铝箔被完全烧蚀。根据试验结果对激光诱导的峰值压力公式进行了修正，修正结果适合于长脉冲杂光存在时主脉冲激光诱导冲击波峰值压力的计算。

利用高功率钕玻璃激光器对7050铝合金表面进行了冲击处理，保持泵浦功率不变，用压电传感器和示波器测试了激光冲击产生的压力波形，用X射线应力测量仪测量了激光冲击后铝合金表面的残余应力，并用非接触式光学轮廓仪分析了激光冲击后铝合金的表面形貌，研究了放大自发辐射强度对激光冲击处理7050铝合金冲击压力、残余应力和粗糙度影响的微观机理。研究结果表明:在泵浦功率不变前提下，放大自发辐射强度的增大降低了激光冲击波压力，铝合金表面残余压应力也随之降低，同时铝合金表面粗糙度增大。

利用高能高重复频率钕玻璃激光器对7050铝合金进行了冲击强化处理。研究了在激光介质抽运功率保持不变的情况下,通过改变放大自发辐射(ASE)的大小,激光冲击强化7050铝合金,并用X射线衍射技术测量7050铝合金表面产生的残余应力。结果表明,在保持激光介质抽运功率不变的情况下,ASE和铝合金表面产生的残余应力有一定的关系。随着ASE的增大,铝合金表面产生的残余压应力逐渐减小;当ASE增大到16.20 J时,吸收层铝箔已经被完全熔融,有效脉冲直接冲击铝合金表面,在铝合金表面产生21 MPa的拉应力,直接影响激光冲击的强化效果。

讨论了用于冲击处理装置的多横模激光振荡器,给出了高重复率钕玻璃激光冲击处理装置的设计,并详细说明了光路安排中各个光学器件的设计参数。实验测量了激光器单次和以重复频率0.5 Hz运转时输出的能量,并且测量了激光器在正常运转时激光脉宽和放大自发辐射(ASE)的大小。测量结果表明,在单次和0.5 Hz频率运转时,激光输出能量都能达到40 J以上;激光的脉宽稳定在22 ns左右;激光输出的ASE大约为16 mJ。测量数据表明,该激光器可以用来进行激光冲击强化的实验研究装置。