为解决无热模块的小型化封装问题，针对现有的 2种无热补偿方案的研究提出了一种新型的基于双金属片和金属板双重补偿的阵列波导光栅（AWG）温度补偿结构。理论计算结果表明：该结构能够实现波长漂移 的温度补偿，并使金属板的长度缩小为位移无热补偿型的 14，实现模块小型化封装，通过调整双金属片的厚度、宽度以及金属板的长度来适应 AWG芯片的波长漂移量，提高了设计的灵活性。

在钢板的生产和使用过程中，钢板厚度的测量极其重要。传统的激光三角法不适合测量粗糙表面物体和多散射介质的厚度。基于硅酸铋光折变晶体搭建了一套自适应的双波混合干涉仪系统，使用该系统精确测量了铝块的厚度。由于光折变效应形成的全息光栅使信号光和参考光发生衍射，解调出超声振动信号。动态全息光栅的形成，能自动滤除环境引起的低频扰动。该系统在厚度测量、粗糙面超声振动测量中具有灵敏度高、调节方便、非接触、价格相对便宜等特点，将来与激光超声技术相结合在内部缺陷检测上有非常广阔的前景。

为了研究中空激光参量对金属板料变形的影响, 采用数值仿真的方法, 选用不同的中空激光参量对3003铝合金板料进行了冲击成形数值模拟, 分析了板料变形的动态响应过程以及成形规律。结果表明, 中空激光加载后, 板料获得初速度, 光斑区域的速度逐渐减少, 区域外的速度逐渐增加, 带动整个板材的运动; 与实心激光冲击板料变形比较, 板料底部变形区较为平坦, 变形比较均匀, 提高了板料的成形性和成形极限。该研究通过选择不同的中空激光参量获得板料的成形规律, 为中空激光冲击成形技术提供了依据。

为了能通过背光面温度测量获得材料激光耦合系数，从傅里叶热传导方程出发，在一定的近似条件下推导出了不透明金属材料的表面激光耦合系数与背光面温升的关系表达式，给出了工程反演算法。采用两种不同的方法对反演算法进行了验证：一是用反演算法计算30CrMnSiA材料的1.3 μm激光耦合系数，与文献报道的实验测量值进行比较；另外是实验测量4 mm-30CrMnSi钢板的背光面温升，反演得到1.3 μm激光耦合系数随辐照时间和温度的变化，然后数值计算背光面温升并与原始实验测量结果进行比较。验证结果表明，借助于背光面测温反演激光耦合系数的方法可行，精度可以满足激光辐照效应研究的要求。

为了研究金属板料在脉冲激光辐照下的响应、激光冲击下板料的变形特性、激光脉冲能量对金属板料变形量的影响以及脉冲激光光斑内冲击波压力的分布情况，采用高功率钕玻璃激光系统对LD31板进行了单次冲击变形实验，同时利用有限元软件ABAQUS对板料变形过程进行了模拟。结果表明，激光冲击条件下板料变形时呈现粘塑性性质；激光脉冲能量是影响板料变形量的主要因素，且板料变形大小随脉冲能量的增加呈非线性增大；激光冲击时激光光斑作用区域内冲击波压力并不是均匀分布，而是沿径向减小。

在对激光喷丸成形(LPF)机制分析的基础上, 采用ABAQUS软件对激光喷丸成形过程进行了有限元数值模拟, 分析了激光喷丸后板料的变形和残余应力场的分布情况。结果表明激光喷丸在板料表层的塑性变形层中诱导出压应力, 在塑性变形层以下部位出现拉应力, 这种应力分布形式打破了板料内部原有力系的平衡, 促使板料发生弯曲变形, 从而使板料内部应力重新分布以达到新的平衡, 最终在板料厚度方向形成上下两面为压应力, 而中部为拉应力的新的残余应力场。研究结果对理解激光喷丸成形过程及其本质, 进行激光喷丸工艺参数的合理优化、板料变形过程的有效控制和进一步的实验研究具有指导意义。

介绍了激光冲击板料变形的机理和冲击波产生的原因,提出了激光冲击板料变形中激光-能量转换体-靶材系统的爆轰波压力估算式.根据此压力估算式和材料的动态屈服强度,对激光冲击板料变形中所需的最小激光能量进行了估算,板料厚度为0.5 mm,约束凹模孔径Ф20 mm,在光斑直径6 mm,脉宽25 ns条件下的不锈钢靶材变形所需的最低脉冲能量大约为11J.实验结果表明估算的最小激光能量与板料变形所需的能量阈值基本一致,且板料变形量随激光能量的增加呈非线性增大.最小激光能量的估算以及能量与板料变形的实验研究为板料变形的精确控制和预测提供了理论依据.

金属板料的激光冲击成形技术是利用高能激光诱导的高幅冲击波的力效应,而非热效应实现金属板料的塑性成形技术。对单次激光冲击下TA2板料的变形过程进行了理论分析,通过对激光冲击波载荷作用下板料变形过程的理论分析,建立了激光冲击板料变形的数学模型,得到了板料变形量与加工系统中各种参数之间的相互关系,为加工过程中各种参数的合理优化、板料变形过程的有效控制和实现大面积金属板料的激光冲击成形提供了理论依据。利用高功率钕玻璃激光冲击波装置, 从影响板料变形的几个因素出发,选取了三种实验方案,对单次激光冲击下板料的理论变形量进行了实验验证。实验结果表明,依据本数学模型计算得到的理论变形量与实验实测数据较为接近,从而验证了用于计算单次激光冲击下板料变形理论的正确性和预测板料变形的实用性。

金属板料的激光冲击成形(LSF)技术是利用高能激光诱导的高幅冲击波的力效应,而非热效应。它是在激光冲击强化基础上拓展出的又一崭新的研究领域。根据爆轰波和爆炸气体动力学理论,建立了板料激光冲击成形中,激光-能量转换体-靶材系统的冲击波压力的物理模型和理论估算式。通过对激光冲击波载荷作用下板料变形过程的理论分析,建立激光冲击板料变形的数学模型,得到板料变形量与加工系统中各种参数之间的相互关系,为加工过程中各种参数的合理优化,板料变形过程的有效控制,实现大面积金属板料的激光冲击成形提供了理论依据。

激光冲击成形是指利用激光诱导产生的冲击波压力使板料变形的一种新的板料塑性成形技术。本文在激光单点冲击金属板料变形实验的基础上 ,对大面积金属板料的激光多点冲击成形进行了探讨 ,并以金属板料方盒形件为例 ,采用数值模拟技术 ,对无间隔连续冲击和间隔冲击两种方法进行了分析比较。结果表明 ,采用粗冲成形和精冲成形的工艺过程 ,可有效提高板料激光冲击成形的精度。