从表面微结构加工需求出发, 研究了超短脉冲对金属材料的烧蚀作用。利用双温方程推导了多脉冲辐照分析模型, 分别对单脉冲及多脉冲烧蚀金属铁的温度变化规律进行了定量计算和比较。结果表明, 激光能量密度、脉冲宽度、脉冲时间间隔是影响电子/晶格温度变化规律的几个主要因素, 并最终绘制出了在不同的激光能量密度烧蚀下, 材料达到烧蚀阈值需要的脉冲个数, 以此为加工过程中的激光控制提供理论依据。

利用皮秒激光加工不锈钢, 采用激光共聚焦显微镜对加工后形貌和质量进行观察与表征, 研究激光能量密度和扫描速度对孔形貌与质量的影响, 以及激光束与工件夹角对锥度的影响。结果表明, 随着能量密度的增大, 皮秒激光加工的热影响越大, 孔径增大, 锥度会减小且孔入口圆度降低, 孔出口圆度随着能量密度增大而增大, 然后趋于稳定, 最后又会下降。扫描速度对于孔入口处的孔径及其圆度都不会产生影响, 圆度保证在98%左右, 随着扫描速度增加, 出口处的孔径先减小后趋于稳定, 锥度增大后稳定在4.0°左右, 出口处的圆度增大后稳定在97%～98%。锥度实际值与工件旋转角度呈非线性关系并给出了函数表达式。

用不同能量密度的飞秒激光在不同辅助气压下对TiC陶瓷进行微孔加工，采用扫描电子显微镜（SEM）、微米X射线三维成像仪(Micro-CT)和X射线光电子能谱（XPS）对微孔的形貌和化学键进行了研究。结果表明，在不同能量密度下，微孔入口圆度均不小于99%，微孔出口圆度随能量密度的增加而增大，随后趋于稳定，最大出口圆度为95%。微孔锥度随辅助气压增大而增大，当能量密度为0.51 J/mm2、辅助气压为0.3 MPa时，微孔锥度最佳，其长轴锥度为-0.13°，短轴锥度为0.77°。激光加工过程中，C-C键、Ti-C键断裂，在微孔附近形成包含金属Ti、Ti2O3和TiO2等物质的残渣。最后对激光与材料的作用机制进行了探讨。

用基于光偏转原理的三种方法(它们分别利用光声信号的能量、渡越时间及光偏转信号正峰峰值与入射激光能量密度的关系)测量了Cu的烧蚀阈值,并对这三种方法进行了比较,提出了它们各自的适用范围.