激光与水射流耦合加工技术,是利用光在水中的折射率比在空气中的折射率大的原理。光束从水中向空气中传输,入射角大于某一角度时,就会发生全反射现象,从而被约束在水射流中,这时激光能量就沿水射流传输到工件表面进行加工。而耦合光源为纳秒时,能够将热影响区限制在一个较小的范围内。因此,进行纳秒激光与水射流耦合加工实验研究,对于激光微细加工领域的发展具有很大的促进作用。对于激光与水射流耦合来说,如果在聚焦区域引起光学破坏,这个过程将会消耗大量的能量,导致耦合进水束中的激光能量急剧减少,降低加工效率。对激光脉冲作用过程中自由电子的密度在时域上的演变规律进行分析,发现纳秒激光器的峰值功率密度始终在击穿阈值以下,击穿过程不会发生,纳秒激光能与水射流正常耦合,激光能量能顺利向下传输。采用纳秒激光与水射流耦合能束对304不锈钢、碳化硅以及硅进行划槽实验。对于不锈钢来说,随着激光功率的提升,槽道深度不断增加,而水射流能够对加工处进行充分的冷却和冲刷,槽道宽度的变化并不显著。而断面表面整洁,熔渣附着少,整体热影响区极其微小。针对碳化硅,对于槽道宽度而言,随着加工次数的增多,槽道宽度基本保持在同一水平,并无明显增长。随着加工功率的提升,槽道宽度的涨幅也都只有十几微米。对于槽道深度来说,随加工次数的增加,深度变化的增长速度一致。随着加工次数的提升,槽道侧壁更加平滑,侧壁质量明显提升,所以耦合能束加工过程中能有效冲刷侧壁的熔渣。对于硅晶圆,随着加工功率的升高,槽道宽度并无明显的增长,深度增长幅度逐渐增大。在高温情况下水射流不仅有冷却作用,还有蚀除软化材料的作用,水射流强烈的冲刷作用直接将加工区域熔融的硅和软化的硅一起去除。在这一加工过程中,不仅有激光加热,高压水射流的冲击作用也不可忽视,二者共同实现加工作用。实验结果表明:激光与水射流耦合加工技术极大的减小了材料热影响区,及时将加工区域的熔渣冲走,而且,耦合能束进行多次划切时,槽道深度不断增加的同时宽度基本不变,有利于加工出大深径比的槽道,所以耦合加工技术能有效克服激光加工的劣势,提高加工质量。这些针对不同材料的加工实验验证了纳秒激光与水射流耦合能束蚀除材料的优越性和普适性。