激光诱导生物硬组织消融技术在牙科和骨外科领域具有广泛的应用前景,相关基础研究和医疗新技术开发是当前激光医学领域研究的热点和难点。本论文立足国内激光医学发展现状和临床需求,采用理论分析和实验研究相结合的方法,对水环境下典型波长激光辐照生物硬组织的形态学、消融速率和效率、化学成分及温升的影响进行了系统研究。本文首先总结了生物硬组织结构、基本成分和光学特性参数,综述了激光生物硬组织消融模型和机制,详细阐述了水环境下生物硬组织激光消融机制。其次开展了水膜层介导脉冲C02激光牛胫骨组织消融实验研究。采用体视显微镜、光学相干层析成像(OCT)技术、扫描电镜(SEM)及组织病理学切片等多种手段系统评估组织表面有无附着水膜层对消融切口表面形貌、微结构、热损伤以及消融速率和消融效率等方面的影响。再次开展伴水喷雾Er:YAG激光辐照牙本质一维动态消融实验,以传统工具为对照组。采用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)评估消融切口表面形貌及微结构变化；共焦显微拉曼光谱仪获取激光处理前后牙本质拉曼光谱,分析激光辐照牙本质对其成分的影响。最后通过数值模拟给出了牙釉质经不同脉宽和脉冲数Er:YAG激光辐照后,温度的时间和空间分布曲线。在此基础上,开展了无水和伴水喷雾下Er:YAG激光辐照牙釉质消融实验,K型热电偶实时监测髓腔温度变化情况。