激光辐照参数是研究激光对飞行靶目标毁伤效应的基础，主要包括辐照中心点位置、辐照面域和功率密度分布。以激光辐照水平匀速运动和抛物线运动的旋转圆柱体靶为背景，假定激光辐照飞行靶交汇场景，给出交汇目标参数，建立激光辐照交汇模型；推导出辐照中心点位置、辐照面域和功率密度分布等辐照参数的解析表达式。仿真结果表明：辐照参数是随靶目标飞行不断变化的量；激光功率密度分布为参数不断变化的三维椭圆形高斯函数；靶目标旋转会引起辐照中心点位置和辐照面域的变化，进而对温度场分布和激光毁伤效应产生一定的影响。解析求解结果为研究激光对飞行靶的辐照效应奠定了参数基础。

为了认识SiO2薄膜在激光辐照下的变化, 本文以K9玻璃为基底, 采用电子束热蒸发方法制备了SiO2薄膜, 并将此组在相同实验条件下制备的薄膜加以不同能量的激光辐照, 研究在激光辐照前后样片的透射率、折射率、消光系数、膜厚、表面形貌及激光损伤阈值(LIDT)的变化。结果表明, 样片膜厚随激光能量的增加而减小, 辐照激光能改善薄膜表面形貌, 并使样片LIDT值提高, 最终能使样片的LIDT值从16.96 J/cm2提高至18.8 J/cm2。

为对空中飞行目标实施合理有效的强激光干扰, 需要综合考虑采用的干扰方式、干扰效果以及考虑光斑偏移对干扰效果的影响。以热传导理论为基础, 建立了激光辐照下移动目标温度场模型, 采用伽辽金法建立了有限元分析模型, 采用了等效比热容的方法处理材料的相变过程; 并以Ansys软件为仿真平台, 对目标在高斯分布的强激光作用下的温度场和热应力进行了综合仿真分析。结果表明, 光斑与目标辐照区域的相对偏移对目标表面温度影响较大, 对目标纵深破坏效应相对较小, 应力变化主要发生在激光辐照区域, 应力最大处也会随热源的移动而变化。

通过实验测定了皮肤组织模拟液在632.8nm连续氦氖激光辐照下透射光场的光强分布,重点研究了模拟液浓度和容器厚度对光分布的影响。研究结果表明:皮肤组织模拟液透射光强与溶液浓度以及厚度密切相关;组织对激光的吸收和散射作用使得光强度下降;透射光强最高点在辐照中心处,并沿着径向衰减。

通过双积分球-光电管测试系统和摄像记录的方法,对芳纶纤维/环氧和碳纤维/环氧两种复合材料在1.319 μm连续激光作用下的烧蚀阈值和烧蚀过程中材料对激光能量的吸收特性进行了实验研究。结果表明:芳纶纤维/环氧复合材料的平均烧蚀阈值随材料厚度增加而降低,碳纤维/环氧复合材料的平均烧蚀阈值不受材料厚度影响,约为70 W/cm2;两种纤维增强复合材料烧蚀前的反射率随激光功率增加而缓慢增大,芳纶纤维/环氧材料从0.40变化到0.45,碳纤维/环氧材料从0.15变化到0.20;当发生烧蚀时,芳纶纤维/环氧材料的反射率急剧下降,吸收率增大,碳纤维/环氧材料的反射率无明显变化,吸收率约为0.80。

光学元件的损伤是高功率激光技术发展的一个瓶颈,为此以连续CO2激光辐照K9玻璃为例,研究了连续激光辐照光学材料的热力损伤机理。通过积分变换方法,求解热传导和热弹性力学方程组,由此得到激光辐照引起的温度场和热应力场的瞬态分布。研究中发现在高斯光束作用下,热扩散长度的概念不再适用,因此通过曲线拟合方法,推导出最大热应力的位置与辐照时间的关系,并由此计算出材料的损伤阈值。由于K9玻璃的应力损伤阈值小于熔融损伤阈值,因此当激光作用引起的环向热应力大于材料的抗拉强度时,材料发生永久性损伤,损伤形态为拉伸解理。将理论模型的相关结论与实验结果相对比,两者吻合得很好。

分别采用数值方法与解析方法，研究了连续波激光辐照半导体材料时产生的温升及热应力。讨论了不同激光参数(强度、波形、波长及脉冲持续时间)与温度及热应力之间的关系，以及造成半导体材料热应力损伤的激光阈值强度。

采用数值方法，研究了半导体InSb材料受连续波激光辐照的熔融阈值，讨论了InSb材料的熔融阈值与入射激光波长、功率密度以及辐照时间的关系，同时考虑了载流子效应对靶内温升过程以及熔融阈值的影响，给出了材料内温度与载流子密度的瞬态分布。

研究了强激光辐照半导体材料InSb时的热输运、自由载流子输运和光子输运过程，探讨了激光对半导体材料的损伤机理。为半导体材料的辐射效应和抗辐射加固技术提供了一个理论证据。