飞秒激光精微加工是用一种超短脉冲宽度、超高能量激光对材料进行精确去除的制造方法。考虑到面齿轮材料18Cr2Ni4WA成分间的互温感应，建立了飞秒激光烧蚀面齿轮材料的能量耦合模型，并仿真分析了不同能量密度下电子温度与晶格温度的变化过程。结果表明，电子温度随着激光能量密度的增大迅速增高且远大于晶格温度。用能量在0.320~5.255 J/cm²范围内的激光观测面齿轮齿面烧蚀形貌并对齿面粗糙度进行检测，结果表明，烧蚀形貌光滑平整，粗糙度最低为0.265 μm，与能量耦合模型的仿真分析结果基本一致，为提高面齿轮的表面质量研究提供了基础。

飞秒激光精微烧蚀是一种新型的精密加工方法。本文研究了飞秒激光烧蚀面齿轮材料18Cr2Ni4WA的电子亚系统和晶格亚系统的能量耦合作用，建立了双温模型，采用有限差分法分析了脉冲宽度、平均功率对电子温度和晶格温度的影响规律。结果表明：当电子与晶格达到热平衡，且电子温度和晶格温度超过材料的熔点时，齿面产生烧蚀；当电子和晶格的温度均高于材料的沸点和相爆炸温度时，主要通过相爆炸实现材料的去除；材料烧蚀深度一般为40 nm左右，避免了热效应对表层质量的影响。采用飞秒激光微加工系统进行实验研究，得出了能量密度呈高斯分布的飞秒激光烧蚀材料18Cr2Ni4WA的单脉冲烧蚀阈值为0.29 J/cm²；分析了平均功率和脉冲数对烧蚀形貌的影响。通过研究飞秒激光精微加工材料18Cr2Ni4WA的烧蚀特性，为提高面齿轮的加工质量提供了技术基础。

以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)作为烧蚀靶材,以纳米碳粉和红外染料作为掺杂剂,采用微尺度羽流观测系统对GAP靶材的喷射羽流图像进行了观测,分析了掺杂浓度、靶材厚度及激光烧蚀模式对GAP烧蚀特性和推进性能的影响。结果表明,在激光烧蚀过程中,未掺杂吸收剂的GAP靶材利用率非常低;掺杂纳米碳粉后,靶材的推进性能显著增强,但对靶材厚度的依赖性较强,厚度较薄的掺杂纳米碳粉的GAP适合作为透射式激光烧蚀微推力器的靶材;掺杂红外染料后,聚合物的气化程度显著提高,透射式下厚度对羽流喷射的影响较小。红外染料适合作为反射式激光烧蚀微推力器聚合物靶材的掺杂剂。

将激光诱导击穿光谱技术应用于煤质检测, 分析了燃煤形态对激光烧蚀特性的影响。利用532 nm激光在大气常压环境下烧蚀样品, 同时使用多通道光纤光谱仪和CCD探测器对激光烧蚀形成的等离子体发射信号进行分光和探测。对比分析两种不同形态煤样的等离子体温度、电子密度以及元素特征谱线强度随脉冲能量变化的规律。实验研究表明, 样品形态对燃煤的激光烧蚀特性有显著影响。不同形态燃煤的等离子体温度、电子密度以及元素特征谱线强度随脉冲能量的变化规律有所不同。相同实验条件下, 粉状煤样形成的等离子体温度和电子密度均比块状煤样的高, 但块状煤样的元素特征谱线强度则更大。