为了提高坚硬岩石定向涨裂破岩效率, 从坚硬岩石涨裂定向破岩机理出发, 基于空孔效应理论对200 mm、250 mm、300 mm、400 mm空孔间距以及20 mm、40 mm、90 mm、120 mm空孔半径下空孔孔壁的应力变化规律展开研究, 将理论计算与数值模拟进行对比分析验证。研究结果显示：空孔的存在使得空孔靠近涨裂孔一侧产生应力集中, 随着空孔间距增大、空孔半径减小, 空孔效应应力集中现象越弱; 空孔圆周上受拉区为±40°以内, 最大拉应力出现在空孔与涨裂孔圆心连接线上, 最大压应力出现在空孔圆周±70°附近。孔间连线上I型岩石应力强度因子与应力变化规律相对应, 在孔间距达到400 mm时, 应力强度因子KI小于岩石的断裂韧度KIC, 无法达到形成贯通裂纹的条件。依据研究成果设置空孔参数, 并在深圳市铁岗-石岩水库石岩北清水引水隧洞进行涨裂破岩试验。试验结果显示：空孔对于裂纹扩展方向具有引导作用, 能够促使空孔与涨裂孔连线方向产生贯通的主裂纹, 有利于提高坚硬岩石的涨裂破岩效率, 能够为相似工程提供借鉴和参考。

基于低温稀土离子掺杂晶体中的光谱烧孔效应的激光稳频技术,以低温下稀土离子掺杂晶体中的光谱烧孔为频率锁定参考,有更低的热噪声极限,而且,与基于法布里-珀罗参考腔的激光稳频技术相比,该技术具有对外界温度、压力和加速度的变化更不敏感的优势,因此其频率稳定度理论上可达10 ^-17量级,能实现与法布里-珀罗参考腔可比拟甚至超越的稳频效果。从理论原理、技术实现、国内外研究进展几方面介绍了基于光谱烧孔效应的激光稳频技术,并对其在频率稳定技术领域的发展前景进行了展望。

阐述了具有双下能级四能级结构的激光介质产生双波长激光的原理, 介绍了二镜腔内两个波长同时振荡所要满足的阈值公式, 数值计算发现空间烧孔效应的存在使阈值条件从一条曲线拓宽为一个区域, 使两个波长更容易同时起振。然后, 计算了激光晶体长度和泵浦功率对双波长阈值条件的影响, 结果发现在增益饱和前晶体越长, 泵浦功率越高, 越容易出现双波长激光。最后, 计算了几种常用掺钕激光晶体的双波长阈值曲线, 对比发现Nd:YAP晶体由于具有两个相近的发射截面而更适合于产生双波长激光。

为了研究大功率光纤激光焊在304不锈钢上的焊缝成形,使用5～7 kW的激光功率,10～100 mm/s的焊接速度在16 mm厚的304奥氏体不锈钢上进行全覆盖参数试验。随后观察了焊缝的熔深、熔宽、焊缝形状等成形参数。结果表明,焊接速度低于20 mm/s时,焊缝表面会形成隆起,熔深随速度减慢,迅速增加;焊接速度在30～40 mm/s时,焊缝表面变得凹凸不平且两边存在咬边,熔深随速度减慢且小幅增加;焊接速度介于50 mm/s和90 mm/s之间时,焊缝的熔深和熔宽几乎不变;而当速度达到100 mm/s时,熔深急剧减小,且钉头形焊缝的形状发生了很大的改变。通过以上试验结果结合小孔效应和熔池特性分析了激光焊缝的成形机理,对大功率光纤激光焊接形成了更全面的认识。

为了消除LIBS实际测量光谱谱线与标准的LIBS光谱谱线间存在的差值, 提高元素测量精准度, 提出了针对激光诱导击穿光谱测量偏差的物理影响因素研究。 实验在相同条件下, 对烧蚀孔效应和光谱波长的关系进行了测试, 研究了激光诱导击穿光谱高温Mg等离子体在1.00～3.00 μs范围采样延时下的斯塔克（Stark）展宽数据, 从而得出烧蚀孔效应和斯塔克延时展宽等物理因素对采集光谱造成的具体影响。 研究结果及方法完全可以应用于其他激光诱导击穿光谱实验系统的误差分析, 这对于提高LIBS技术的物质元素测量精准度, 研究LIBS技术的最佳采样延时时间, 具有重要意义。

提出一种基于保偏光纤布拉格光栅(PMFBG)的对称腔多波长掺铒光纤激光器(EDFL)。使用直接在保偏光敏光纤(PMPF)上写入的光纤布拉格光栅作为波长选择器件, 利用激光谐振腔中的偏振烧孔效应(PHB), 通过调整偏振控制器(PC), 在室温下得到稳定的四波长激光运转。输出激光的边模抑制比(SMSR)达到50 dB, 约一个半小时重复扫描时间内对应于每一波长的振幅变化差异均小于0.8 dB。

为了研究能够在室温下实现稳定多波长输出的掺铒光纤激光器，采用了在激光谐振腔中引入正弦相位调制和偏振烧孔来抑制腔中模式竞争的方法。在线形谐振腔中，利用半导体光波导作为一个反射腔镜，并用正弦信号对其进行驱动。这样，半导体光波导可以等效成一个对光信号产生移频反馈效果的正弦相位调制器和一个诱使掺铒光纤中产生偏振烧孔的非线性相位延时器。通过实验，得到了10波长输出的稳定光谱。相邻波长间隔为0．32nm，功率谱比较平坦，起伏小于3dB。结果表明，相位调制和偏振烧孔的共同作用，可有效地抑制由于掺铒光纤的均匀展宽效应引起的模式竞争。

在“星光Ⅱ”装置上进行针孔点背光技术的演示实验．利用激光辐照φ50μm的小孔产生的堵孔效应使X光的脉宽缩短，起到类似于短脉冲点背光源的作用．另外利用成像方法，实验演示了由面背光方式获得点背光技术，称之为点针孔背光技术．实验结果表明：结合堵孔效应和点背光方式，能获得与点背光同样的结果，这样可以避开点背光对激光器较为苛刻的要求．

本文提出一种简单的掺铒光纤激光器的结构,在室温下实现了稳定的双波长激光运转.在该结构中,使用刻写在保偏光纤上的光纤布喇格光栅作为波长选择器件.实验表明,通过调整偏振控制器的状态,在室温下能够得到稳定的双波长激光输出,波长间隔0.52nm,16次重复扫描对应于每一波长的振幅变化及波长间振幅差异均小于0.2dB.

激光焊接由于其焊缝深宽比高、热影响区小以及高的焊接速度而在工业上得到越来越广泛的应用。激光深熔焊接的本质特征就是存在着小孔效应。采用高速摄影的方法清晰、完整地观测了激光深熔焊接GG17玻璃时的小孔,实验研究了离焦量、焊接速度对小孔和熔池形状、尺寸的影响。在分层假设的基础上建立了激光深熔焊接小孔效应的传热模型,并根据观测到的小孔形状和尺寸,用有限元法计算了小孔周围的温度场和流场。实验与模拟计算结果表明,小孔前沿的温度梯度比后沿的大;焊接熔池中的最大对流速度达到了焊接速度的10倍左右;小孔形状和尺寸的实验观测为系统研究激光深熔焊接时的小孔效应提供了一种新的方法。