飞秒激光加工具有脉冲作用时间短、峰值功率高、热影响区小的特点, 但在材料去除过程中仍然存在热累积效应。脉冲间的热累积效应对加工质量及热影响区均有直接影响。采用飞秒脉冲激光对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)进行扫描刻蚀试验, 运用三维传热模型对脉冲光斑作用区域温度场进行研究, 进而对飞秒激光的热累积效应进行探讨。结果表明：脉冲能量及重复频率对热累积的影响较为显著; 三维传热模型的计算结果与试验结果基本吻合, 对飞秒激光加工CFRP材料中的热累积效应控制具有指导意义。

利用分子动力学模型模拟出单个脉冲作用后的热传导过程, 并得到了在下个脉冲辐照前硅材料表面的温度变化情况, 深入探究了非辐射复合及表面浮雕结构对硅表面温度的影响, 并根据分子动力学方程数值模拟了多脉冲飞秒激光烧蚀硅材料的超快热响应, 分析了电子与晶格的瞬态热平衡和硅表面最大温度随俄歇复合的变化。针对硅材料加工领域中高频多脉冲持续扫描硅表面的情况, 建立了宏观加热机制, 以减轻加工过程中的热累积效应。当采用较高重频脉冲时, 宏观热模型计算结果表明多脉冲扫描硅表面时, 温度的热积累不仅与光源本身入射通量和重频有关, 也与扫描速度有关。实验中运用通量为1～2 J/cm2、重频为10 Hz～1 kHz的飞秒激光光源烧蚀硅靶, 发现低频脉冲下表面熔融、氧化等现象不利于产生光滑孔状形貌。

采用有限差分法对约化后的双温方程进行数值模拟．研究了飞秒激光与金属铜相互作用时，脉冲形状对烧蚀结果的影响．结果表明：脉冲能量确定时，脉冲形状对烧蚀结果影响不大；多脉冲作用时，脉冲重复频率只有在一定范围内(随材料属性改变)，脉冲间的热累积效应才存在；对传导性好的金属材料，热累积效应不明显．并实验证实了上述结果．