为了研究超短激光脉冲光束质量对焦斑的影响, 采用经典的几何模型进行了理论模拟分析, 并实验研究了离轴90°抛物面镜的飞秒激光光束的紧聚焦特性。由理论分析和实验结果可知, 当入射失准角为3mrad时, 将从空间上使焦斑峰值功率密度减半, 失准角的存在将引起到达靶面的激光脉冲的时间展宽从而降低焦斑峰值功率密度; 利用3TW钛宝石飞秒激光系统, 通过f/1离轴90°抛物面镜对激光束进行紧聚焦, 得到最佳焦斑尺寸为5.6μm×5.4μm, 对应于3mJ和96mJ的飞秒脉冲激光光束的焦斑峰值功率密度分别为3.83×1017W/cm2和1.23×1019W/cm2。结果表明, 该研究为开展激光与固体、气体、团簇等物质相互作用的相关实验提供了重要的参考。

研究了树脂基复合材料中常用的E－51环氧树脂在ms级脉冲激光辐照下热烧蚀率及质量烧蚀率的变化规律，分析了脉冲激光的辐照时间、峰值功率密度、重复频率以及脉宽对烧蚀率的影响。研究结果表明：随辐照时间的增加热烧蚀率逐渐增大，但辐照一定时间后，热烧蚀率趋于稳定；峰值功率密度的增加能明显提高热烧蚀率，但随峰值功率密度的增加，热烧蚀率的增幅减小直至趋于一定值；热烧蚀率不随脉冲激光重复频率和脉宽的变化而改变，当峰值功率密度一定时，热烧蚀率一定，质量烧蚀率与频率和脉宽成正比。