非线性激光超声裂纹检测技术的核心是使用机械/光热加载的方式在裂纹上施加载荷,使裂纹实现周期性开合。针对关于这一裂纹闭合机理研究较少的问题,在加热激光辐照区域内,使用时域激光超声方法对真实微裂纹的闭合响应及裂纹闭合引起的裂纹局部塑性/弹性微观变化进行研究。通过分析各模态超声波在裂纹不同闭合状态下的峰峰值、到达时间变化,可以获得裂纹闭合的相关信息。结果表明,信号峰峰值和到达时间的变化过程与裂纹闭合出现的早晚有关,裂纹闭合出现早晚的顺序与裂纹宽度对应。

提出了基于光热调制的激光声表面波检测疲劳裂纹的实验系统和方法，并将其用于发动机叶片疲劳裂纹的检测。NdYAG激光器产生的激光通过凸透镜聚焦在样品表面，同时用半导体激光在激发点同一位置进行光热调制，利用干涉仪在另一位置探测声表面波信号。利用精密平移台在可能的裂纹区扫描激发源和加热源，获得打开光热调制和关闭光热调制时的声表面波信号，也即不同位置处样品加热和冷却时的信号Sheat和Scool，由于光热调制产生的压应力使裂纹闭合，使Sheat产生明显的峰值变化，因此差值信号ΔS=Sheat-Scool即为疲劳裂纹闭合引起的信号变化。对叶片表面裂纹检测的实验结果表明，该方法具有较高的检测灵敏度和可靠性。

在光频光热调制半导体激光正弦相位调制干涉仪的基础上，提出了一种扩大其测量范围的方法，使得在保持纳米精度的前提下，测量范围由半个波长扩大为125.56μm，并讨论了进一步扩大测量范围的可能性。本方法得到了模拟计算和实验结果的很好验证。

由光热调制半导体激光器物理模型出发，从理论上推导出半导体激光器结温变化与相关物理量的关系式，并从光热调制实验中得出光强调制同调制频率及半导体激光器偏置电流的关系，为选择半导体激光器恰当的光热调制参数，以降低光强调制干扰，从而实现纳米精度干涉测量提供重要依据。