将两个相位光栅分别作为分束和合束元件,生成了偏振态连续变化的非柱对称飞秒矢量光束。通过调节合束相位光栅的波矢方向,即可实现标量光到矢量光的转变,以及矢量光偏振态的调节。利用非柱对称飞秒矢量光在金属钨表面制备了由弧形条纹组成的二维周期性结构,在相邻弧形条纹偏移量(水平方向的周期)保持 560 nm不变的情况下,通过调节飞秒矢量光的偏振态分布,可使弧形条纹的底长(竖直方向的周期)逐渐减小至4 μm。微区反射谱测量表明:弧形周期条纹的存在明显减小了可见至近红外波段的反射率,且反射率随弧形条纹底长的减小而增大。飞秒激光的辐照没有改变金属钨表面的物质组分,因此,反射率的改变完全是由钨表面的二维周期性结构导致的。

通过控制飞秒激光脉冲分别在线偏振和角向偏振条件下的入射脉冲个数, 在金属钨材料表面获得了周期性亚波长条纹和金属纳米线复合而成的新型微纳米结构。实验结果表明, 线偏振激光脉冲诱导形成亚波长表面条纹结构的周期和脊面宽度随脉冲个数的增加而减小; 在两种不同偏振情况下, 飞秒激光脉冲在样品表面诱导形成的金属纳米线结构随激光脉冲个数的增加逐渐趋于消失, 而形成微纳米结构的区域面积随激光脉冲个数逐渐增加而增大, 并在飞秒激光脉冲个数为150时趋于不变。

利用激光冲击强化技术，对金属钨进行改性处理，研究了不同方法条件下，材料显微硬度的变化情况，得到了最佳的冲击参数。结果表明，激光冲击区域会发生晶粒的滑移，并产生高密度的位错，经过多次激光的反复冲击使材料内晶粒细化，并且产生新的晶界。当激光输出能量为7 J、脉宽为12 ns、冲击3次，显微硬度的提升相对显著，当冲击次数增加，显微硬度有进一步增加的趋势。在相同实验环境和条件下，当冲击4次时，试样达到最优的显微硬度，但是冲击达到6次时，可见明显裂纹。