时空干涉的飞秒激光空间整形技术是一种新型图形化激光加工方法，相比传统技术更加简单灵活并有更高的效率。然而此技术中的缩束系统造成的成像畸变严重影响了加工的准确性。本文模拟并分析了该系统中的畸变现象，利用空间光调制器的相位全息图补偿畸变引起的空间光场的位置变化和光强分布不均。此方法可使曝光处干涉图案的最大偏移量由10.66 μm趋近于0，在实验中将相对最大偏差由60.42%降至8%以下，并使该处二维光强分布趋近于平顶光。该算法降低了时空干涉的飞秒激光空间整形技术对于缩束成像系统的设计需求，节省了成本与时间。基于以上方法，在不锈钢表面拼接加工出了1.5 mm×1.5 mm的具备多级别防伪能力的二维码图案。

设计了一种离轴双反射自由曲面激光整形系统,不仅可以使输出光束辐照度分布变均匀,而且可以控制输出波前和扩束率。通过设置两个约束条件和初始条件,获得自由曲面上相邻采样点之间的迭代关系,从而计算整个自由曲面上所有采样点。利用软件对系统进行验证,将16 mm×16 mm的方形高斯束分别整形为80 mm×80 mm的方形均匀光斑和120 mm×20 mm的矩形均匀光斑,出射光束均为准直光束。结果表明:方形光斑均匀度为90.74%,光束扩束率为5;矩形光斑均匀度为94.75%,水平方向扩束率为7.5,竖直方向扩束率为1.25。

利用空间合束技术和光纤耦合技术将9只波长为915 nm单管芯半导体激光器高效率耦合进光纤中, 制备出具有高功率、高亮度输出光纤耦合模块。应用ZEMAX光学软件进行模拟仿真后通过实验验证, 光纤耦合模块可以通过芯径105 μm、数值孔径0.22的光纤输出大于110 W的功率, 并且亮度达到8.64 MW/(cm2·sr)。

由于特种光束的独特性质和丰富应用，光场调控技术近年来得到了越来越广泛的关注。设计特定结构调控普通高斯光束的振幅、相位或偏振方向，可以得到一系列特殊光场。利用一种偏振敏感的光取向材料，基于动态缩微投影曝光系统的液晶光控取向技术，可实现精确、任意和可重构的液晶方位角的取向控制。基于该项技术制备了二值或渐变的液晶微结构元件，对入射光场的各个参量维度进行调控，产生了高品质、高效率的涡旋光束、矢量光束和艾里光束。利用该项技术制备的器件具有成本低廉、轻便集成、电光可调、偏振可控和宽波段适用等特点。综述了本课题组近期在该领域的系列研究工作，或将为光场调控技术带来全新的可能，为液晶光学器件带来更广泛的应用。

对脉冲光纤激光切向整形和径向修锐青铜结合剂金刚石砂轮技术进行了理论分析和试验研究。理论分析了激光切向整形和径向修锐青铜结合剂金刚石砂轮的机理，总结提出了决定脉冲激光修整效果的4个关键工艺参数: 激光功率密度、激光光斑重叠率、激光扫描轨迹线重叠率及激光循环扫描次数。试验研究了这4个工艺参数对修整后砂轮表面磨粒石墨化变质层、磨粒磨削刃锋利程度、结合剂表面平整度及磨粒出刃高度的影响规律，并分别找到了在本试验条件下的理想值。

针对采用脉冲堆积法进行激光脉冲整形后获取的宏脉冲，介绍了基于条纹相机观测其纵向分布的基本原理。阐述了测量系统中的硬件配置功能以及脉冲堆积原理，并描述了使用条纹相机专用软件测量激光脉冲的详细步骤和操作界面。研究了测量系统中时序控制的调试对观测脉冲堆积后的宏脉冲的影响并给出了测量结果和测量误差分析。结果表明：采用脉冲堆积法所获得的激光脉冲整形效果非常理想，整形前激光脉冲的半高全宽值约为3.82 ps，整形后约为15.3 ps，且平顶部分的脉宽为11.5 ps，上升沿和下降沿均为1.9 ps。

针对激光光束的能量均匀化研究,先后出现了多种方法,基于“不等步长采样”原理设计了包含非球面镜的光学系统。首先从理论上分析了其可行性,然后对实际激光光束进行了能量均匀化的设计。模拟分析结果表明,出射光束发散度小于0.02°,照度均匀度达92.9%,证明了此方法的可行性。