能量耦合系数是激光与物质相互作用研究中非常重要的参数。45#钢对激光的能量耦合系数随温度升高会显著增大并产生周期波动,干涉效应被认为是能量耦合系数周期波动的主要原因。本文将采用实验、理论和数值模拟相结合的技术途径,进一步研究45#钢对激光的能量耦合特性,揭示能量耦合系数随温度升高发生显著变化的物理机理。主要工作与成果如下:（1）基于理想材料的菲涅尔公式和杜德理论,分析了理想金属材料对激光的吸收率随温度的变化规律,说明了能量耦合系数随温度变化的主要原因;从动力学角度分析了45#钢分层氧化的机制,建立了45#钢表面氧化层厚度增长的物理模型,基于氧化膜引起的光束干涉效应分析了氧化膜变化对能量耦合系数的影响。（2）研究了加热过程中45#钢样品的能量耦合系数随时间的变化特性。对课题组前期搭建的基于积分球法的能量耦合系数动态测量装置进行了改进,解决了用于激光功率监测的积分球温度升高导致的热辐射对测量结果的影响。测量了电加热时45#钢样品对915nm和532nm激光的能量耦合系数随时间的变化特性,采用扫描电子显微镜和能谱分析仪对氧化膜膜层的厚度、主要成分进行了测量,结果表明:氧化膜对激光的干涉效应和吸收效应导致反射率随温度升高显著增大并产生周期波动。激光波长越长,反射率的变化幅度和变化周期越大;升温速率越快、温度越高,反射率曲线出现极大值和极小值的个数越多;在本文所考察的温度范围内（样品后表面的最高监测温度约605℃）,温度对氧化层厚度的增长有很大的影响,温度越高氧化层增长的越快;当氧化层厚度增长到一定程度后,其增长速度会明显放缓,氧化层厚度有趋于稳定的趋势,这与反射率随时间变化趋于稳定的趋势相吻合。（3）基于建立的45#钢表面氧化层厚度增长模型和氧化膜对光束的干涉模型,并结合扫描电子显微镜对氧化膜厚度的测量结果,研究了45#钢样品氧化过程中表面氧化层结构对能量耦合系数的影响。数值模拟结果表明:Fe₂O₃氧化膜主要引起反射率曲线的周期性波动,Fe₃O₄氧化膜对915nm激光同时存在干涉效应和吸收效应;对于结构为Fe₂O₃-Fe₃O₄-FeO的氧化膜层,当Fe₃O₄氧化膜的厚度达到500nm时,只有Fe₂O₃-Fe₃O₄氧化膜对915nm激光的反射率有作用;本文针对纯铁建立的氧化层厚度增长模型能较好地描述45#钢的氧化层厚度随加热时间的变化。