随着高功率光纤激光器的发展,光纤激光焊接技术开始运用到中厚板的焊接当中。高功率的光纤激光可以实现中厚板的焊缝一次成形,提高焊接效率,但是随着热输入的增大,匙孔及熔池波动更加剧烈,焊接稳定性难以控制,容易产生各类焊接缺陷。目前,对此类现象的机理认识仍不充分,但不少学者认为金属蒸汽的行为性质会对焊接稳定性产生影响。为了对高功率光纤激光焊接中的金属蒸汽有更充分的认识,本文选取304不锈钢高功率光纤激光焊接过程中产生的金属蒸汽为研究对象展开了以下研究:将三维重建技术引入到金属蒸汽的研究中,利用光纤传像束设计了用于获取金属蒸汽多角度同步图像的成像系统,建立了适用于金属蒸汽三维重建的中心投影模型,并采用迭代法对其辐射亮度进行了三维重建。基于金属蒸汽的三维辐射亮度图像分析了其空间结构及行为特征。利用谱线强度对比法与三维重建相结合的方式,还原了金属蒸汽的三维温度场,计算了金属蒸汽的电子密度及电离度等相关物理性质,并基于此研究了光纤激光焊接工艺参数对金属蒸汽物理性质的影响以及金属蒸汽在焊接过程中对入射激光影响。通过对高功率光纤激光焊接中金属蒸汽的研究,所得结论为:（1）金属蒸汽的辐射亮度整体呈现由内到外逐渐下降的趋势,但中心区域的亮度并不均匀,它由分立的较高亮度区以及一些相对低亮度的区域构成。金属蒸汽存在剧烈波动且形态尺寸各异,在喷出匙孔后会发生不均匀的膨胀,其亮度中心会随着熔池波动发生偏移。（2）金属蒸汽的温度一般维持在4000K～5500K左右,其三维温度分布与其辐射亮度分布类似。在金属蒸汽所处的温度范围内,其电子密度与温度呈正相关,电子密度一般维持在10²¹ m^-3数量级,电离度在0.01%～0.4%之间。（3）随着激光功率的增大,金属蒸汽温度升高。在负离焦时,金属蒸汽具有较高温度;而正离焦时,金属蒸汽初始温度相对较低,在高度方向上温度下降较慢。在保护气体为氮气时金属蒸汽温度略低,是由于氮气在高温下解离为氮原子需要吸收大量热量所致。金属蒸汽的电子密度与温度具有相似的变化规律。（4）金属蒸汽电离后的等离子体因逆韧致辐射吸收对入射激光造成的衰减一般不超过3%,而金属蒸汽凝结的微小颗粒对激光的衰减相对较大,但一般情况下也不超过8%。但是若焊接过程出现异常波动,出现较高温度或高度较高的金属蒸汽时,将会对入射激光产生较大影响,进而影响焊接质量。