金刚石作为一种具有独特优异性能的半导体材料，在光学和电子学领域具有重要的应用价值。目前生长金刚石最常用的方法是化学气相沉积（CVD）法，采用该方法制备的金刚石薄膜通常为多晶结构，表面粗糙度高、颗粒大的缺点制约了金刚石薄膜的应用。笔者提出了飞秒-纳秒-离子束刻蚀的复合抛光方法并采用该方法对CVD金刚石薄膜进行抛光。结果表明：经飞秒-纳秒激光刻蚀后，金刚石表面粗糙度降低得十分明显，由未刻蚀时的4 μm降至0.5 μm左右，但表面出现了明显的石墨化现象；进一步采用离子束刻蚀去除表面的石墨层，最低可将表面粗糙度降至0.47 μm。所提方法实现了金刚石表面的无改性平滑抛光，为金刚石表面微纳器件的发展奠定了基础。

考察倾斜表面纳秒激光抛光后的表面形貌演化规律及表面倾斜程度对抛光效果的影响规律, 可以为增材制造中的自由曲面激光抛光提供参考。采用纳秒激光对不垂直于光轴的粗糙平面进行激光抛光, 并采用激光共聚焦显微镜对激光抛光后的表面形貌进行测试分析。结果表明: 表面倾斜30°时, 抛光后的表面在距离起始点4 mm附近存在表面轮廓波动异常增大的现象, 表面粗糙度值增大到15.80 μm; 倾斜角度增大到45°时, 表面轮廓波动异常增大的位置变化到2 mm附近; 倾斜角度为60°时, 未发生表面轮廓波动异常增大现象。表面轮廓波动异常增大现象反映了激光抛光从过熔型抛光到浅熔型抛光的过渡过程; 自由曲面的激光抛光工艺需要根据抛光区域的倾斜程度和表面粗糙度选定合适激光功率密度和离焦量, 从而实现良好的激光抛光质量。

首先基于一维双温模型阐明了飞秒激光与RB-SiC表面的相互作用过程，并在此基础上，开展了RB-SiC表面飞秒激光烧蚀规律与抛光工艺研究。结果表明，通过改变脉冲能量、扫描速度、扫描间距等参数，可实现对烧蚀深度和烧蚀表面质量的有效调控。但是通过飞秒激光抛光难以在RB-SiC切割表面上获得较高的表面质量，而对于RB-SiC预抛光表面，通过工艺参数调控，可将其表面粗糙度从36.9 nm抛光至11.56 nm，验证了飞秒激光抛光RB-SiC的可行性。

激光增材制造技术可实现高熵合金零部件的快速制造，但增材件存在表面质量差、难加工等问题。对此，笔者采用激光抛光工艺来改善CoCrFeNi高熵合金增材件的表面质量。首先通过筛选实验法和单因素实验法，研究了激光功率、扫描速度、扫描间距、离焦量、扫描轨迹和扫描次数等因素对表面粗糙度的影响规律，而后探讨了激光抛光对合金表面元素分布和微观组织的作用机制。结果表明：激光抛光技术可以有效降低增材件的表面粗糙度，离焦量和激光功率对表面质量的影响相对较大，表面粗糙度随着扫描速度、离焦量、扫描次数的增加呈现先减小后增大的趋势；经激光抛光后的高熵合金增材件表面O元素和Cr元素含量显著降低，Co元素、Fe元素及Ni元素含量略有提升，表面粗糙度较初始表面粗糙度降低了约90%；连续激光对增材件表面的作用机制主要是重熔，对表层氧化物的去除机制主要是汽化。

近年来，制造业进入了新的发展时期，对表面抛光技术提出了新的要求，激光抛光技术的快速发展为表面抛光智能化高效化提供了新的途径。激光抛光技术具有无污染、应用广、抛光质量稳定和易实现自动化等优点，是一种极具发展前景的工业抛光技术。但是目前激光抛光技术还不够成熟，仍有一些技术难点亟待解决。从激光抛光机制、激光抛光工艺和激光抛光新技术等方面梳理了近年来激光抛光技术的发展现状，阐述了激光类型、材料特性、工艺参数、抛光机制和抛光质量等多个维度的相互关系，总结了激光抛光技术需要解决的问题，并浅析了激光抛光技术未来的发展趋势。

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。

采用连续光纤激光器在氩气环境下对粗糙度为R_a=0.95 μm的低粗糙表面进行激光抛光实验，通过光学显微镜和激光共聚焦显微镜对单道激光抛光熔池截面、抛光前后三维表面形貌及表面轮廓进行分析。研究结果显示：在其他参数不变的条件下，随着扫描速度的提升，单道连续激光抛光熔池两侧的咬边现象逐渐加重。随着激光功率的提高，由于单道抛光熔池不稳定，熔池表面的起伏现象逐渐加剧。当扫描线间距为0.02 mm时，连续激光多道搭接之间未重熔区域具有较低表面起伏值，粗糙度可降低至R_a=0.45 μm。然而，激光单向扫描抛光后表面产生的波纹起伏会阻止粗糙度的进一步降低，采用正交扫描和未搭接区域回填扫描的策略，可对激光单向扫描抛光产生的波纹起伏进行重熔正交补偿，使粗糙度值由R_a=0.45 μm进一步降低至R_a=0.048 μm，较原始粗糙度下降95%。

将光纤脉冲激光器的激光功率、重复频率、离焦量和扫描速度作为影响因素，以AISI304不锈钢的表面粗糙度作为评价指标，设计了激光抛光的正交试验，通过极差分析得到最佳工艺参数组合，在此参数组合下快速将表面粗糙度降低约67%。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电化学工作站等研究了激光抛光前、后的表面性能变化及机理。结果表明：激光抛光后，试样表面硬度降低了约15%，自腐蚀电流密度提高了10.978 μA/cm²。抛光层内C、Cr元素含量（质量分数）分别降低了约2.4%和3.2%，平均晶粒尺寸减小了约0.37 μm，抛光表面的残余应力约为139.6 MPa。分析得出，随着C元素含量的减少，试样表面浅层金属发生软化，从而表面显微硬度降低；Cr元素含量的减少弱化了不锈钢的钝化能力，同时晶粒细化与残余拉应力的存在为腐蚀性Cl^-提供了快速扩散路径，使得试样自腐蚀电流密度明显提高。

激光抛光是一种非接触式绿色自动化抛光技术，可以替代传统的抛光技术。为了研究激光抛光对DC53淬硬钢表面质量问题，采用波长为1064 nm的连续激光对DC53淬硬钢表面进行抛光处理，研究了激光抛光后材料的表面粗糙度、硬度、杨氏模量、耐腐蚀性能以及加工表面亚表层微观组织的变化。结果表明：在激光功率为180 W、扫描速度为20 mm/s、扫描间距为0.06 mm时平均粗糙度从4.829 μm降低到0.505 μm，粗糙度降低约90%，同时抛光后材料的表面硬度及耐腐蚀性能相较于初始样品均有所下降，熔融区硬度下降约40%，自腐蚀电位下降约4%。

激光精密加工技术在航空航天、集成电路、医疗器械等战略新兴产业领域展现出了巨大优势。本文重点介绍了北京航空航天大学激光团队近年来在激光精密抛光、金属-复合材料高强连接、一站式功能表面制备、超快激光刀钻骨、超快激光助力硅晶圆制造等方面的研究进展，对相关结果进行分析与总结，并展望了激光精密加工技术的未来发展方向和应用前景。