小孔效应是激光深熔焊接的本质特征。本文首先介绍了国内外激光焊接技术的发展和研究概况。继而从小孔形貌、菲涅尔吸收和反韧致辐射吸收等方面分析了国内外对小孔效应的研究现状。由于小孔效应的机理非常复杂，国内外目前对小孔效应的研究主要集中在定性分析或利用高度简化的模型进行简单的定量计算。针对小孔效应研究存在的主要问题，本文在实验观测小孔形状和孔内等离子体辐射光谱的基础上，综合考虑菲涅尔吸收和反韧致辐射吸收在激光深熔焊接过程中的综合作用，定量计算了小孔孔壁通过菲涅尔吸收和反韧致辐射吸收的激光功率密度分布，对激光深熔焊接小孔效应的机理进行了深入系统的研究。首先，采用特殊设计的小孔观测实验装置，通过高速摄影方法拍摄了CO2激光深熔焊接铝合金6016的小孔形貌，并利用Photoshop和Matlab等软件将小孔图片转化为数学模型。在假设小孔横截面为圆形的前提下，重构了三维小孔，为小孔效应的理论研究奠定了基础。然后，采用特殊设计的光谱观测实验装置，通过光谱仪和CCD直接采集了深熔焊接铝合金6016时孔内等离子体的辐射光谱，包括沿孔径和深度两个方向的光谱信号。利用Abel逆变换和光谱相对强度法计算了沿孔径和孔深方向的等离子体电子温度分布。接着，利用光谱信号和孔内的平均电子温度，结合光谱的半高全宽值计算了小孔内的电子密度分布，并分析了孔内等离子体的电子温度和电子密度的变化规律。最后，根据几何光学理论通过追踪光束在孔内的传播路径，计算了小孔孔壁通过菲涅尔吸收和孔内等离子体的反韧致辐射吸收的激光功率密度。研究结果表明：在激光深熔焊接铝合金6016过程中，通过反韧致辐射吸收的激光能量密度比通过菲涅尔吸收的高出两个数量级，占据着主导地位。