提出一种基于随机分布偏移相位的轧辊表面峰值密度（PPI）和粗糙度范围可控的无序激光毛化技术。利用多光束干涉原理，分析轧制带钢表面反射光之间形成明暗相间条纹的机制。基于光线追迹方法，研究凸台微结构在等间距分布基础上的偏移产生的随机分布相位，对轧制带钢表面单一波长反射光形成的干涉条纹的影响，以使带钢表面多种波长反射光干涉条纹叠加形成的莫尔条纹近乎消失。轧辊表面凹坑微结构中心间距随机偏移与衰减性“拷贝”获得的轧制带钢表面凸台相同，采用理论与模拟分析得到的均匀分布中心间距随机偏移，利用激光雕刻方法对轧辊材料样件进行无序激光冲击毛化，毛化样件表面粗糙度为3.79μm，PPI为179。所提出的基于均匀分布偏移相位的无序激光可控轧辊毛化技术，实现了PPI和粗糙度范围可控的轧辊毛化，并且可灵活控制轧制带钢表面质量。

研究光腔内导引光的往返振荡物理过程与传播特性有助于理解、判断光腔的准直失调状态。离轴非稳腔作为一种兼具高提取效率与高光束质量的混合非稳腔，调腔导引光在离轴非稳腔中的振荡物理过程研究鲜有报道。通过理论计算与实验研究了导引光在离轴非稳腔内的多光束干涉过程及其远场传播特征，在实验中搭建了离轴非稳腔（X方向为平凹稳定腔，Y方向为共焦非稳腔）导引光研究装置，通过凹球面镜小孔注入波长为632.8 nm的基模高斯光束，开展了光腔准直与导引光远场图样研究，实验结果与计算结果吻合较好。计算与实验结果表明：离轴非稳腔的干涉图样与传统共焦非稳腔/稳定腔不同，调腔导引光在腔镜小孔注入处出现椭圆“水滴”状干涉图样，该图样亮度较高，可以用于判断光腔的准直状态。输出导引光的远场光斑在Y方向上是不同振荡阶次的亮核光斑，其中高阶次亮核光斑可用于指示红外激光的远场光斑位置。

二维光子Moiré超晶格拥有一些常规光子晶体不具备的特性，例如平带特征和不同于安德森局域化的光局域现象。本文利用多光束干涉法构建二维光子Moiré超晶格结构，采用有限元法对其能带结构及光场特性进行研究。通过优化Moiré晶格厚度、空气孔半径对其平带及局域特性的影响，得到了高局域特性的Moiré晶格结构。研究中发现，正方晶格具有不同于六角晶格的准狄拉克锥光局域化效应。本文研究结果对发展高性能微纳结构器件具有重要参考价值。

设计了一种周期型正交二元相位板，其具有周期型矩形调制单元，各单元的相位调制量为0或π。该相位板的空间频谱具有中心直流分量为0的特点，分别对该频谱中心区域的4个一级频谱点和8个二级频谱点进行相位调制，可得到正方阵列光斑和正方阵列涡旋。阵列涡旋中各涡旋光束的拓扑荷数l=±1，在空间交错分布。由于两个正方阵列光场在垂直传播方向的横向周期恰好重合，且两个光场沿光轴方向的波数不同，因此叠加之后可以形成强度分布随传输距离旋转的正方阵列螺旋，阵列中存在两种具有相反螺旋方向的螺旋光束，同样在空间呈交错分布。此外，讨论了产生最佳螺旋光束的相位板设计条件，并给出理想情况下系统的能量利用率，所得实验结果验证了该方法的可行性。

采用多光束耦合纳秒激光对SiC陶瓷进行抛光试验研究，研究了耦合激光的双向光斑重叠率（δ）和能量密度（E_D）对抛光表面质量的影响。使用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪以及拉曼光谱仪等仪器观测表征了SiC陶瓷抛光前后的表面形貌、表面粗糙度、元素分布以及物相变化等。结果表明：随着δ和E_D的增加，激光抛光表面出现重铸层，重铸层的拉曼光谱曲线含有Si的特征峰；当耦合激光的δ为75%、E_D为4.254 J/cm²、扫描次数为2时，抛光表面粗糙度（R_a）降至0.73 μm；当δ和E_D过大时，抛光表面易在孔隙附近出现微裂纹，并向周围延伸。

传统的光束偏转技术由机械装置实现，然而机械装置具有机械惯性，会导致光束抖动。基于液晶空间光调制器（LCSLM）的新型光束偏转技术不仅能够克服机械惯性的缺陷，而且能够实现单光束输入、多光束输出，无需使用多个装置即可同时控制多光束偏转。为了实现多目标的光束跟瞄，本团队提出了一种基于多光束生成方法的多目标同步跟踪和瞄准方案，该方案将相机作为位置探测器，并使用LCSLM偏转光束对目标进行跟瞄。此外，本团队设计并搭建了双目标的同步光束跟踪和瞄准实验系统，当目标分别以2、3、4、5 mm/s的速度移动时，光束跟瞄的测量均方根误差分别为2.7045、5.6014、8.3823、11.9011 μrad。此双目标跟瞄系统有望应用于激光通信网络的双光束跟踪中。

双光子激光直写技术以其高精度、高灵活性的特点在科研领域被广泛应用，但较低的直写速度制约了其在工业领域的应用与发展。本团队基于转镜扫描系统设计并验证了一套高速双光子激光直写光刻系统，该系统基于空间光调制器与多通道声光调制器的联合调控，实现了六通道并行刻写功能，且每个通道可独立调控，调控频率可达MHz以上。实验结果表明，每通道直写速度最高可达7.770 m/s，刻写特征尺度最小为150 nm，并行刻写时的最高直写速度可达46.62 m/s。此外，本团队基于反射式像旋转器设计了一种高精度调节通道间距的方法，调节精度优于1 nm。

针对单光束激光加工QR二维码效率的不足，提出了基于空间光调制器的QR二维码并行加工方法。利用GS反馈算法生成了高均匀性的QR二维码多光束全息图，结合空间光调制器以及飞秒激光在不锈钢表面标刻出能被有效识别的QR二维码。研究了单脉冲能量、脉冲数量、离焦量以及光束均匀性对QR二维码加工质量的影响，通过试验得到了最优QR二维码并行加工工艺参数。