借助ABAQUS软件建立了微尺度激光冲击强化(micro-scale laser shock peening, μLSP)过程的有限元模型, 对T2纯铜的μLSP过程进行了数值模拟, 分析了μLSP过程中纯铜的位移、塑性应变和等效应力的动态响应情况以及残余应力的分布规律。结果表明, 冲击波作用到纯铜表面后, 极短时间内便可达到纯铜的动态屈服极限。纯铜表面的位移影响区域直径约为激光光斑的2倍, 并在27 ns时达到位移最大值约0.85 μm。随着冲击波压力的加载, 纯铜产生加工硬化, 塑性应变和等效应力的最大值均出现在加载区域内部的近表层处, 分别约为0.062 MPa和297 MPa。μLSP后纯铜表面激光辐照区域主要表现为残余压应力, 最大值约为199 MPa, 影响深度达40 μm。在激光辐照区域表面边缘存在一定的残余拉应力, 产生“残余应力洞”。同时, μLSP工艺试验结果与数值模拟结果基本一致, 从而验证有限元模型的合理性与可靠性。

钛合金表面氧化在提高耐磨、耐蚀、界面相容性等方面具有重要应用。采用高斯分布的面热源，模拟红外激光制备Ti6Al4V钛合金表面氧化层过程中的温度分布及变化。首先，通过对比激光功率为500 W（功率密度为39.8 W/mm²）、扫描速度为15 mm/s时钛合金表面和厚度方向温度分布的模拟与试验结果，验证了有限元模型的有效性。然后，采用该模型研究激光功率、扫描速率、重复扫描间隔等对温度场的影响规律。随着激光功率增加，扫描速率降低，加工过程中的线能量增加，钛合金表面和厚度方向的温度整体增加。当线能量相同情况下，由于能量在钛合金表面的累积，大功率高扫描速度下可以获得更高的表面温度和基本相同的内部温度。随着重复扫描间隔的缩小，表面最高温度逐渐升高。

为了克服典型分焦平面法偏振成像的工艺难度高、步骤复杂且所得偏振器消光比小的不足，提出了一种利用皮秒激光烧蚀单方向亚波长金属光栅偏振片制备规则的偏振阵列，再通过胶合来获得多方向偏振滤波器的制备工艺。对烧蚀偏振片的主要激光参数进行了实验优化，优化所得激光功率密度为5.89×10⁵ W/cm²，脉冲重合率为82.17%，扫描线间距为0.008 mm，激光扫描烧蚀速度可达3000 mm/s。结果显示：偏振片被激光烧蚀后的区域偏振性基本消失，透光率提高到0.96以上。制备得到的偏振器保留了商用偏振片的高消光比，且在抗光学干扰以及像素配准方面具有优势。将该偏振滤波器贴覆在相机上进行了偏振成像的验证实验，结果表明：该偏振滤波器计算得到的偏振角误差小于0.5°，能准确识别偏振状态，在图像识别和偏振成像领域具有较好的应用价值。

硫系玻璃作为一种特殊的红外光学玻璃，在中红外波段光子器件领域应用中展现出巨大的优势。激光诱导周期性表面结构，其周期接近或小于入射激光波长，在红外微纳光学器件领域具有广阔的应用前景。首先，分别采用单点及激光直写两种加工方式系统地研究了飞秒激光在As₂S₃玻璃上诱导周期性结构随脉冲数量的演化过程。其次，对低脉冲数量及高脉冲数量下所形成的两种不同的周期性结构（低空间频率周期性结构及高空间频率周期性结构）的形成机制进行了系统地分析。最后，通过采用飞秒激光直写技术在As₂S₃玻璃表面制备出了大面积的周期性结构，并对该周期性结构的光学颜色特性进行了测试和探究。

初步探讨了微秒激光辐射不锈钢表面的着色机理，在激光焦距及填充间距一定的条件下，研究了激光扫描速度、加工次数及激光重复频率对304不锈钢着色效果的影响，并在此基础上通过建立三个并联的Elman神经网络，研究了激光扫描速度及激光加工次数与着色块色度(H)、饱和度(S)、亮度(B)之间的非线性关系。使用该神经网络在给定的激光参数下进行HSB值预测，预测曲线与真实值曲线吻合良好，其中色度的测试平均相对误差为4.04%，饱和度的测试平均相对误差为13.33%，亮度的测试平均相对误差为4.05%。所建立的神经网络模型具有良好的预测精度，实际加工图案颜色与预测颜色具有较高的一致性。