为了深入研究重复激光脉冲的能量效应对光学薄膜的烧蚀机理，采用实验观测与热力学分析相结合的方法进行了研究。通过观察光学薄膜烧蚀形貌随入射激光脉冲数量增加发生改变的典型形貌特征，分析了激光与等离子体相互作用的热力学过程，得到了在激光重复脉冲作用下光学薄膜的损伤特性及其演化规律。结果表明，薄膜在重复脉冲作用下，其表面会变得粗糙，这会大大增加对激光的吸收效应，从而加速了薄膜的破坏，最终被完全去除而露出基底；同时，烧蚀物会在热膨胀作用下向激光作用区域外扩散，在激光烧蚀中心区域外进行沉积，而形成更大范围的污染。由于激光光强为高斯分布，重复脉冲作用的效应主要是对在光束中心区域的薄膜进行集中烧蚀，会不断增加烧蚀的损伤程度，而对烧蚀面积的增加效应极为有限。这一研究结果为重复激光脉冲对薄膜烧蚀机理的建立提供了参考。

为了探究激光等离子体冲击波清洗过程中微纳颗粒的物态变化特性，针对单晶硅表面Al微纳颗粒进行了清洗实验；结合等离子体传播规律与有限元法模拟了颗粒内部的应力和温度变化情况，得到了颗粒相变和演化的规律。结果表明，大颗粒与中颗粒数量明显减少，尺寸由原来的0.5μm~3μm变为0.1μm~1μm；颗粒的物态变化主要是冲击波瞬时高温高压作用所致，颗粒内最大应力达到1GPa，最大温度达到1100K；颗粒在冲击波作用下发生了破裂与相变，细小颗粒数量增多并粘附在样品表面，增大了清洗难度。此研究可为激光清洗颗粒的理论和应用提供参考。

激光等离子体对精密元件表面微纳米粒子的有效去除，在纳米科研领域中有很大的应用潜力。为了深入研究激光等离子体对微粒的去除机理和条件，采用纳秒脉冲激光等离子体，对硅基底表面的微纳米粒子进行去除实验，观测了微粒的去除效果，并理论分析了等离子体的作用效应。结果表明，等离子体向外辐射宽谱光，紫外短波部分加速周围空气电离，使等离子体体积剧增，并有效提升基底和粒子温度；基底与粒子两者热膨胀度不同，使粒子更易于从基底剥离；同时等离子体向周围膨胀扩散形成高压冲击波，冲击波的压强高达GPa量级，可以克服微粒与基底之间的范德华力，而去除微纳米粒子，尤其对粒径大于0.5μm的去除效果尤其明显；在实际去除过程中，等离子体与基底的距离应该保持在0.2mm~2mm之间，这样既保证了微粒的有效去除，又不会造成基底的损伤。激光等离子体对微粒的去除效果明显，是等离子体辐射效应和冲击波效应的综合作用的结果。

为了分析和研究激光聚焦位置对金纳米颗粒光致超声信号的影响，采用超声探测器探测超声的同时，利用CCD观测溶液状态。结果表明，当激光脉冲聚焦在比色皿中间时，产生的光声信号为悬浮在溶液中的金纳米颗粒在激光作用下的超声信号；当激光聚焦在比色皿内壁和溶液交界面时，金纳米颗粒光声信号持续时间增加并且变得杂乱，此时，如果超声信号出现周期性振荡，金纳米颗粒溶液从激光聚焦点开始，沿激光方向发生高速流动。此研究对开辟新的微流控研究领域有一定参考意义。