为了避免铬系、镍系不锈钢被视为普通钢材回收，需要在回收不锈钢时进行分类。提出了一种基于激光诱导击穿光谱（LIBS）技术结合随机森林（RF）算法对不锈钢进行精细分类的方法。选用201、304、316、430 4种牌号的不锈钢作为实验样品，以Cr、Ni、Mn、Mo、Fe 5种元素的12条分析谱线作为输入特征量，建立了基于RF算法的分类模型。结果表明，300组数据进行100次分类实验的平均识别正确率达到98.28%，建模时间为0.418 s，标准差为0.20%，单组数据的平均分类时间仅为0.019 s。该结果证明了RF分类模型具有很好的稳定性和效率，因此所提基于LIBS技术的分类方法可用于不锈钢的在线快速分类领域。

针对生产现场中工件精确测量和寻位问题,基于计算机数字控制机床(CNC)平台和线激光搭建了一套在机测量系统,并对工件一面两孔特征的快速寻位方法进行研究。利用球面的各向同性,通过标准球实现线激光在机测量系统的全局标定。将平面和孔作为找正特征,基于线激光传感器获取的测量数据,设计拟合算法并对相关特征的尺寸位置信息进行计算,最后利用试验件进行快速寻位实验。实验结果表明,该在机测量系统具有较高的精度和稳定性,能够满足生产加工中的工件寻位找正要求。

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术激发铝合金标样表面的不同位置,得到320组光谱数据;然后对原始光谱数据进行预处理,并选取铝合金中6种主要元素的20条特征谱线构成320×20光谱数据矩阵;再采用主成分分析法对光谱矩阵进行降维,使模型输入变量从20个降至6个;最后,将经过主成分降维的光谱数据作为径向基函数神经网络的输入量,对铝合金中5种主要非铝元素(Si、Fe、Cu、Mn和Mg)建立多元定标模型。结果表明:该模型的拟合优度均值为0.978,均方根误差均值为0.31%;主成分分析结合径向基函数神经网络的方法能够有效减小参数波动,并能校正基体效应,提高模型定量分析的精度和稳定性,尤其是对于Fe、Si和Cu等低含量元素的分析精度具有明显的提升作用。

激光诱导击穿光谱技术(LIBS)具有无需制备样品、多元素同时测量和快速检测等优点,在物质检测领域得到了广泛应用,选择合适的实验装置参数是其取得良好检测效果的重要基础。在单因素实验的基础上,以激光能量、延迟时间和焦深为影响因素,以光谱信背比作为响应指标,建立了一种优化激光诱导击穿光谱实验装置参数的多因素响应面模型。研究了不同影响因素及它们之间的耦合作用对光谱质量的影响,得到的最优实验参数为激光能量114 mJ,延迟时间1.86 μs,焦深1.75 mm。最后,对响应面法所得的最优实验参数进行实验验证,得出谱线信背比均值为7.45,较单因素实验法提高了1.92%,相对标准偏差为3.16%,较单因素实验法下降了0.94%。结果表明,响应面法比单因素实验法更加有效、可靠。

激光诱导击穿光谱技术具有实时在线、非接触式测量和无损分析等优点,在物质检测领域得到了广泛应用,选择合适的分析谱线是其取得良好检测效果的重要基础。结合遗传算法(GA)的全局优化能力和粒子群算法(PSO)的局部搜索能力,提出了一种从激光诱导击穿光谱的原始光谱数据中自适应选择分析谱线与内标谱线的方法,利用该方法选择的分析谱线与内标谱线对铝合金中4种主要非铝元素(Mg、Mn、Si和Fe)进行定量分析,得到的拟合优度均值为0.972,均方根误差均值为0.35%,相对标准差均值为3.53%,最后遍历其他所有分析谱线进行定量分析,并对比它们的定标性能。结果表明,利用PSO-GA搜索优化得到的分析谱线与内标谱线较PSO、GA算法获得的谱线更优。

液体辅助激光加工是一种复合制造技术，凭借其特有的特点及优势，在相关领域受到广泛的关注和应用，同时也成为激光与液体介质相互作用研究领域的一大热点。本文综述了液体辅助激光加工过程中冲击波和高速微射流的压力研究现状，简述了液体辅助激光加工过程中压力现象产生的机理、压力的基本特征以及影响压力的因素，重点介绍了液体辅助激光加工过程中产生的冲击波、微射流等冲击压力的检测方法和最新研究进展，并对各检测方法的特点做出总结。最后介绍了液体辅助激光加工在相关领域的应用，并对该技术的发展前景作出展望。

为了提高划切蓝宝石的成品率和划切效率, 研究了脉冲绿激光(波长532nm)的偏振性、脉冲激光能量、激光焦点位置、扫描速率、扫描次数等工艺参量对蓝宝石基片划切质量的影响。结果表明, 脉冲绿激光划切蓝宝石基片时, 扫描方向平行于入射面线偏振方向, 焦点位置为负离焦50μm, 可以获得良好的微划槽;脉冲激光能量增加, 划槽深度和宽度增加;扫描速率增加, 切槽深度减小, 划槽宽度先增加后减小;扫描次数增加, 划槽深度和宽度增加。这些结果对合理选择激光划切蓝宝石基片工艺参量以获得较好质量的刻槽有一定帮助。

采用波长为532 nm的脉冲绿激光对蓝宝石基片进行划切加工。首先研究单脉冲激光烧蚀加工蓝宝石材料，确定材料烧蚀阈值和产生裂纹阈值，分析激光能量密度与烧蚀凹坑深度和直径之间的关系，接着对纳秒绿激光烧蚀蓝宝石基片的热应力进行了分析，最后进行脉冲激光划切蓝宝石的工艺实验。研究结果表明：纳秒绿激光烧蚀蓝宝石材料主要是基于光热作用的机理。光热作用使得蓝宝石材料熔化、汽化，为材料去除提供条件，过大的热应力导致材料产生裂纹。综合考虑激光划切工艺参数（能量密度、扫描速度、扫描次数）以及材料表面处理方式等因素，获得了切槽宽度为20 μm，深宽比为7的良好切槽。

可控性强的激光诱导空泡可用于科研和工程实践。阐述了激光诱导空泡中蒸气空泡及等离子空泡的产生机制，分析了其液体属性以及外界环境因素对激光诱导空泡产生过程的影响规律,介绍了激光诱导空泡技术在微电子行业、生物医学、纳米材料的制备和材料处理等领域的应用。