工程结构陶瓷广泛应用于各种工业领域当中，但其本征硬脆性导致其难以通过传统机械加工方式进行低成本高效率的加工。激光切割技术已表明，激光可对低热导率的陶瓷进行去除加工。但是，由于具有较高的热膨胀系数，在激光切割过程中，陶瓷工件内会产生较大的热应力，导致裂纹产生并发生断裂，该现象在陶瓷厚板中极为明显，严重阻碍了陶瓷应用的工业化进程。本论文针对现阶段激光切割陶瓷厚板面临的主要挑战——裂纹产生、切割效率低、切割表面质量差、加工定位精度低的问题进行了系统的理论和实验研究，获得了以下研究成果。实现激光无裂纹切割的首要目标是实现无裂纹打孔。激光打孔过程中的热应力是裂纹产生的主要诱因。通过理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方式优化了激光峰值功率、占空比及脉冲重复频率参数组合，通过CO₂激光加工出孔径小、锥度小、熔渣残留少的无裂纹通孔。激光切割陶瓷厚板的研究表明，当采用高峰值功率、短脉宽、低重复频率和快速切割可以有效地降低工件中热应力分布，抑制裂纹的产生；基于该研究提出了通孔密排切割技术，实现了无裂纹切割10mm厚致密氧化铝陶瓷。进一步提出的低脉冲重复频率切割模式，实现了CO₂和光纤激光低脉冲重复频率高速无裂纹切割6mm厚氧化铝陶瓷，最大切割速度达到90mm/min。提出了激光控制断裂剥离技术，实现了陶瓷工件激光切割面重凝层的热应力无损剥离。形成的亚表面粗糙度（Ra）为2.18μm，亚表面显微形貌与陶瓷基材相同，显著提高了激光切割厚板陶瓷的加工质量和精度。针对电子陶瓷基板切割中高绝对定位精度的工业要求，发明了基于“二次定位法”的非同轴定位装置。该技术最大限度地发挥了激光加工机床高定位精度及重复定位精度的特点，使传统激光切割机床应用于需要精确定位的陶瓷印刷电路基板精细切割中。针对陶瓷的直接微纳结构成像，发现了激光扫描微球超透镜可实现了<50nm（λ/8）横向分辨率的超衍射极限光学成像，为非导电陶瓷微纳结构检测提供了新的技术可能。