点阵结构具有优异的抗压性能和吸能性能，被广泛应用于生物医疗、车辆工程和航空航天等领域。采用拓扑优化设计和激光选区熔化成形技术(SLM)，制备一系列等密度和梯度点阵结构，研究其表面形貌、抗压形变行为和吸能性能。研究结果表明，SLM技术具备成形微小结构的能力，可制备出相对密度大于0.20的点阵结构；等密度点阵结构的抗压形变机制为整体发生弹性屈曲，进而实现致密化，而梯度点阵结构的抗压形变机制为逐层发生形变压实，达到致密化；点阵结构的能量吸收能力值与相对密度成正比，与结构类型无关；能量吸收效率受结构的密度分布影响，梯度点阵结构具有更高的能量吸收效率。

通过激光熔覆技术在AZ91D合金表面制备Al-TiC和Al-TiC-Y2O3熔覆层，研究Al∶TiC质量比和Y2O3添加量对熔覆层截面形貌、物相、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明：不同Al∶TiC质量比的Al-TiC熔覆层和不同Y2O3添加量的Al-TiC-Y2O3复合熔覆层都与AZ91D合金基体实现了良好的冶金结合；Al-TiC熔覆层的主要物相为Ti3AlC、TiC、Mg2Al3和Al3Mg2，加入Y2O3后的Al-TiC-Y2O3熔覆层中新产生了Al3Y和Al4MgY相；当Al∶TiC质量比为8∶1、4∶1和2∶1时，相应的Al-TiC熔覆层的硬度约为AZ91D合金的2.75、3.24和3.94倍，而加入Y2O3后Al-TiC-Y2O3熔覆层的硬度进一步提升；不同Al∶TiC质量比Al-TiC熔覆层的耐腐蚀性能都高于AZ91D合金，且Al∶TiC质量比为8∶1时熔覆层的耐腐蚀性能最好，在此基础上添加原料质量0.6%的Y2O3，Al-TiC-Y2O3复合熔覆层具有最高的硬度和最佳的耐腐蚀性能。

激光增材制造作为推进制造业迅猛发展的关键技术之一，极高的成形自由度使其在航空航天等重大装备领域发挥着重要的作用。随着碳中和、碳达峰理念的普及，绿色制造技术的发展程度决定着该行业在未来的国际竞争力，激光增材制造技术作为典型的绿色制造技术，可以极大程度上提高材料的利用率。提出面向增材制造材料许用值及设计值开发的适航分析思路，阐述基于轻量化设计的激光增材技术的发展及应用现状，分析激光增材制造技术在民航领域发展存在的挑战，为基于激光增材制造的轻量化设计技术在民航领域的发展提供一点思路。

针对金属材料3D打印过程模拟异常复杂和耗时问题，以金属材料激光选区熔化(SLM)加工工艺为研究对象，采用修正固有应变方法，实现3D打印过程残余变形的精确快速预测。考虑到3D打印过程的周期性，对连续两个打印层进行热-弹-塑性耦合分析，通过修正固有应变理论，提取3D打印过程等效的修正固有应变载荷；将提取到的修正固有应变逐层施加到弹性有限元模型，实现3D打印过程高效模拟及残余变形精确预测；通过与3D打印完整过程热-固耦合分析及3D打印试验对比，验证修正固有应变方法预测3D打印残余变形的精确性和高效性。

采用光斑直径为0.1 mm的激光束对2 mm厚QP980先进高强钢进行激光焊接。借助光学显微镜、扫描电子显微镜、万能材料试验机和显微硬度计等工具，研究焊接速度对接头成形、组织演变及力学性能的影响，研究发现，随着焊接速度的减小，横截面形貌从“钉”形逐渐过渡为“沙漏”形，最后变为“直筒”形。焊缝熔化区马氏体形态粗大，热影响区主要由较为细小的马氏体构成，硬度均高于母材；回火区由于母材马氏体发生分解，使得该区域硬度比母材低，但随着速度的增加，马氏体分解程度逐渐降低。由于焊缝的硬化，焊接接头断后延展率降低，不同焊接速度下的拉伸断口形貌表明均为韧性断裂。

目的：采用光纤激光器对304不锈钢和铜进行焊接，提高焊缝抗拉强度，并分析焊接机理。方法：激光束作用在焊缝的不同位置，并对不锈钢/铜焊接接头的抗拉强度进行测试，从而找到最佳的激光束作用位置，采用光学显微镜对焊缝微观结构进行观察，采用能谱分析仪(EDS)对焊缝处元素进行分析。 结果：试验结果表明，当激光束作用的位置在靠近不锈钢侧0.15 mm时，焊缝抗拉强度达到最高的186 MPa。结论：不锈钢对激光束的吸收率大于铜，激光束靠近不锈钢侧，使得不锈钢先熔化，然后热传导将铜熔化形成熔池，且不锈钢渗透到铜侧，形成异种焊缝。

主动热防护构件作为航空航天领域的重要结构，光纤激光焊接是该类结构的优选制造工艺。苛刻的服役环境对焊缝成形、表面保护及气孔缺陷提出了很高的综合要求。基于侧吹保护的光纤激光非穿透深熔焊接工艺试验，采用超景深显微镜、数字RT检测及灰度处理等设备及方法，系统分析光气间距、气体输送角度、保护气输出长度及气体流量等参数对焊缝成形、焊缝保护效果及气孔的影响规律。结果表明，保护气流量及光气间距对焊缝形貌及气孔率影响较大，正值光气间距参数下焊缝气孔率较低，气孔率同保护气流量正相关。基于优化的气体保护参数，优化了喷嘴结构，实现了主动热防护凹槽三维构件的激光焊接制造，并通过台架测试。

为研究重熔功率对Inconel 718镍基自润滑涂层组织与性能的影响规律，采用激光熔覆技术在27SiMn钢板材上制备Inconel 718熔覆涂层，选用三种不同的激光功率二次重熔熔覆试样。使用超景深显微镜观察熔覆层表面形貌及金相组织，使用显微硬度计检测熔覆层的显微硬度，使用销-盘式摩擦磨损试验机检验及评价熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明，激光重熔后熔覆层的晶粒得到明显的细化，随着重熔功率的增加，熔覆层晶粒尺寸先减小后增大，重熔功率为1 260 W时，熔覆层顶部晶粒尺寸最均匀细小；重熔后熔覆层的硬度均有较大提高，相较未重熔试件硬度最高可提升22%；从磨损形貌来看，试样的磨损机理主要为磨粒磨损，经重熔后试样的摩擦系数及磨损失重均得到了明显的降低。分析摩擦磨损试验数据可知，重熔功率在1 260 W时，试件的耐磨性能最好。

利用紫外纳秒标识系统对硅晶圆表面进行二维码直接标识试验研究。采用控制变量法，分别研究不同的脉冲占空比、重复频率、光斑重叠率对标识材料的热损伤、表面形貌以及二维码识读效果的影响规律。研究结果表明，脉冲占空比和重复频率对标识区域的环宽和热损伤影响效果明显，二维码的读取率和识读时间同时受占空比、重复频率、光斑重叠率影响。单脉冲能量在10.7~20 μJ范围内可以标识出符合SEMI标准的均匀、细腻、稳定、高识读率的无尘标识。

提出一种基于表面等离子体侧耦合谐振腔的可调类电磁诱导透明(EIT)温度传感系统。利用时域有限差分法(FDTD)，探究腔内液体注入量对透射窗口中心波长的影响。结合表面等离子体(SPPs)对周围环境介电性能的敏感性，对该系统的温度传感性能进行了研究。结果表明，注入氯仿和乙醇的共振波长均与温度变化呈线性关系，并且注入氯仿对温度的灵敏度比乙醇更高，可达到0.425 nm/℃。研究成果将为高集成度光开关、传感以及慢光等器件的研制提供理论指导。

为提升激光尘埃粒子计数器的计数准确率，基于匹配滤波器设计粒子计数器信号预处理方法。分析粒子信号的特征，通过归一化后累加的方法获得粒子的典型波形。以该典型信号作为匹配模板，将激光粒子尘埃计数的原始信号与匹配模板进行离散卷积操作，得到高信噪比的输出信号。试验结果表明，针对原始幅值在55~262 mV、噪声均方根值约为6.74 mV的粒子信号，经该匹配滤波方法后，信噪改善比均优于1.56。该方法对比数字滤波器方案，能更有效提升输出信号信噪比，为粒子的准确检测和识别提供良好基础。

为检测软包电池表面缺陷，开发一套基于线结构光的软包电池表面检测系统。首先搭建基于激光三角测量原理检测系统；对相机、光平面和移动位姿进行标定，通过相机与线结构光获取电池表面条纹图像；其次运用Steger方法提取条纹中心线；最后三维重建还原电池表面的形貌特征，结合表面条纹特性曲线，判断缺陷类型。试验结果表明，该系统能够检测软包电池表面缺陷类型及受损程度，满足软包电池表面检测的需求。

为进一步提高室外场景无人机深度测量值的精度，提出了基于激光传感器的双目无人机室外场景视觉深度估计方法。利用回波信号方程分解无人机的回波脉冲信号，解决激光传感器接收回波信号时出现的叠加回波问题。依据激光传感器中的激光成像原理，对无人机的回波信号进行小目标检测成像，解决了因邻近目标波形覆盖难以提取小目标的问题。利用反向卷积神经网络重构图像网络，重新设定Skip的作用域用来无缝拼接提取到的图像特征，以此实现双目无人机室外场景的视觉深度估计。试验结果表明，运用该方法估计室外场景深度时，检测到深度测量值与标准测量曲线相近，视差像素比例可以维持在50%以上，且深度估计的评价均优于对比方法。