以皮秒脉宽激光多脉冲损伤太阳能电池为背景，通过激光烧蚀电池前后表面形貌、电池伏安特性、电致发光特性获得损伤特性。采用脉宽15 ps、波长1 064 nm皮秒脉冲激光辐照三结GaAs太阳能电池进行实验。通过重频调节改变激光辐照功率，对太阳能电池栅线与非栅线部位在激光辐照下的损伤特性进行分析。实验发现辐照非栅线部位时，尽管激光光斑较小，但电池内部材料已经发生损伤，主要是由于电池内部材料有序结构的破坏逐渐增大，尤其是激光功率越高时，内部损伤面积越大。当激光辐照栅线部位时，栅线部位受热熔断会极大影响太阳能电池对载流子的吸收，从而降低电池的光电转换能力，进而影响太阳能电池的电性能，使得激光辐照栅线部位损伤效果强于辐照非栅线部位。

为了实现高速度切割碳化硅（SiC）晶圆，采用自行研制的高能量皮秒脉冲光纤激光器进行了隐形切割实验。依据切片的截面形貌、表面热损伤区和边缘直线度，分析了皮秒激光器的切割结果，并探究了单脉冲能量和扫描速度对切片质量的影响。结果表明，当使用中心波长为1030 nm、重复频率为100 kHz、单脉冲能量为20 μJ、脉冲宽度约为100 ps的皮秒脉冲隐形切割360 μm厚度的SiC晶圆时，切片的质量能够满足实际应用要求，且激光的扫描速度可达400 mm/s，相应的切割速度为44.44 mm/s，高于其他相关报道。

红外器件的封装中常需用一些透明材料制成零部件，适合采用脉冲激光对其进行切割和标刻加工，但需要对加工参数进行精细优化。文中以在用于红外焦平面封装的红外级康宁玻璃基片上进行激光标刻为例，对透明样品进行激光标刻所涉及的一些基本参数，包括烧蚀阈值、激光加工头的光束特性参数以及扫描偏角引起的几何误差等，进行了实际测量和分析，在此基础上得出了合适的打标策略和激光参数，并成功应用于实际操作。此种策略和参数设置方法可以推广到对其他透明材料进行激光标刻。

对于目标的攻击、干扰和探测，超宽带时域脉冲源的幅值直接影响其攻击、干扰和探测的强度和效果。基于雪崩晶体管的Marx电路被广泛应用在产生此类信号源上，传统的Marx电路可以一定程度上提高输出电压的幅值，但由于雪崩晶体管功率容量较低等原因，雪崩晶体管的Marx电路输出电压幅度会随级数增加而达到饱和。针对此类问题，为了产生更高幅值的脉冲信号，综合采用提高触发信号和使用宽带功率合成器的手段。最终利用26级Marx电路作为触发信号，4路40级Marx电路进行功率合成的方法，实现了输出电压幅值为8.7 kV、上升沿约为180 ps的技术指标，并通过机理分析了高触发信号对雪崩晶体管Marx电路的影响，通过实验得到了印证。

随着光电对抗和超短脉冲激光技术的发展，研究超短脉冲激光与单晶硅相互作用具有非常重要的理论和实际意义。为了进一步明确532 nm皮秒脉冲激光对单晶硅的损伤机理，本文开展了532 nm皮秒脉冲激光辐照单晶硅的损伤效应实验研究，测定了损伤阈值，明确了损伤机理，探讨了低通量下的脉冲累积效应。首先，利用波长为532 nm、脉冲宽度为30 ps的激光器和金相显微镜，基于1-on-1的激光损伤测试方法，测定了单晶硅的零损伤概率阈值为0.52 J/cm²；其次，研究了皮秒激光辐照单晶硅在不同激光能量密度下的损伤形貌，发现532 nm皮秒脉冲激光对单晶硅的损伤表现为热影响损伤和等离子体冲击损伤，随着激光能量密度的增大，按主要的损伤机制可将损伤程度分为：热影响（0.52~3 J/cm²）、热烧蚀（3~50 J/cm²)和等离子烧蚀（>50 J/cm²），且不同情况下，损伤面积随激光能量密度分别对应不同的增长规律；最后，研究了低通量下多脉冲的累积效应，发现在0.52 J/cm²的激光能量密度下，连续辐照16个脉冲时表面形成热影响区，验证了多脉冲的累积效应可以降低单晶硅的激光损伤阈值。

研究了脉宽对于中红外脉冲激光带内损伤碲镉汞（HgCdTe）材料阈值的影响，使用一维自洽模型对激光辐照HgCdTe材料程中的载流子数密度，载流子对数目流，载流子对能流，载流子温度和材料晶格温度等相关参数进行仿真计算。仿真结果表明，波长2.85 μm，脉宽30 ps～10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值为200～500 mJ/cm²。其中，300 ps～3 ns脉冲激光的损伤阈值相近，均为200 mJ/cm²且低于其他脉宽激光的损伤阈值。搭建实验光路并进行相关实验验证仿真模型的正确性。实验发现，波长2.85 μm、脉宽300 ps的单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值在200 mJ/cm²左右。相同条件下，10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值约474 mJ/cm²。百皮秒脉冲激光对HgCdTe材料的损伤过程结合了热击穿和光学击穿效应，其独特的毁伤机理加剧了材料的损伤。