超快激光加工叶片气膜冷却孔通常在叶片内腔填充防护材料以防对壁损伤。使用中间带防护材料的高温合金夹层试片模拟带防护材料的涡轮叶片，应用在线图像识别技术与控制变量法，研究孔深度、填充半径、斜孔倾角对超快激光填充法加工小孔穿透成形时间的影响，并采用非线性最小二乘法对试验数据进行曲线拟合，结果发现孔深度、填充半径、斜孔倾角与小孔穿透成形时间的关系分别为Gauss函数、Belehradek函数、Boltzmann函数。基于研究结果，提出合理控制填充加工小孔时间并增加旋切加工扩孔的方法，成功获得对壁无损伤而出口成形圆整的小孔。

研究了非均匀泵浦状态下径向偏振光束的退偏机理及补偿方法。理论分析表明，非均匀泵浦条件下各向同性晶体横截面内由热致剪应力引起的剪切向热致双折射是导致径向偏振光退偏的主要原因。设计实验依次采用薄膜偏振片（TFP）测量法和纯度测量法评价了径向偏振光在非均匀泵浦条件下的退偏，其中TFP测量法用于检测径向偏振光的整体退偏，纯度测量法用于检测径向偏振光的局部退偏。在泵浦峰值功率1.1 kW下，两种评价方法测得的退偏量分别为2.34%和2.53%。基于理论分析和评价方法的结果，在退偏补偿方案的设计中采用相位调制与空间模式匹配相结合的方法，将径向偏振光的退偏量优化了59%，并获得脉冲能量为19.36 mJ，纯度为90.13%的皮秒径向偏振光，光束质量因子M²为3.8。

报道了多脉冲机制泵浦KGW晶体的皮秒红外多波长拉曼激光器。建立数学模型研究了多脉冲泵浦机制对拉曼活性分子振动模式的影响，模拟结果显示了拉曼活性分子对多脉冲泵浦机制的响应相比于传统的单脉冲泵浦机制更加活跃与持久，从而促进衰减的分子振荡多次回到本征振动频率。多脉冲的增强效果有利于改善拉曼增益，降低拉曼阈值，提高拉曼转换效率。设计了皮秒多脉冲泵浦KGW拉曼晶体实验，结果表明，三脉冲泵浦机制将拉曼增益改善了2倍以上，拉曼阈值降低了50%以上，768 cm^–1和901 cm^–1拉曼模式的转换效率分别提高了16%和22%以上。基于三脉冲泵浦机制，设计了1 kHz毫焦级皮秒多脉冲泵浦KGW晶体红外多波长拉曼激光器，对于768 cm^–1和901 cm^–1两个振动模式，获得脉冲能量分别为1.39 mJ和1.38 mJ，最大拉曼转换效率分别为29.6%和25.7%。此外，对于两种拉曼模式，此拉曼激光器都可以同时输出多达8条红外拉曼光谱，涵盖范围800~1 700 nm。