随着微机电系统的发展应用,微观力学的研究日益成为热点。光测力学测量方法具有非接触、全场性、高精度等优点,被广泛应用到不同领域的材料和结构的变形测量中。光栅作为变形测量中重要的传感元件,它的制备一直备受关注。因此,如何准确定位到测量区域并快捷地制备光栅成为了重要的问题。不同的制栅方法有不同的优点和局限性。激光具有非常高的瞬时功率,热影响区小,具有很高的微加工质量和精度。同其他制作光栅方法相比,激光刻蚀省去了制作模板与显影等工序,可以直接刻蚀,制作面积可调节,且定位准确。本论文分别采用纳秒激光和飞秒激光,系统的研究了微尺度光栅制备方法。主要研究内容如下:(1)研究了基于光栅的几何相位法(GPA)和扫描电子显微镜(SEM)云纹法,用于不同频率与面积的光栅结构表征。推导并模拟验证了基于相位的二维傅立叶变换的光栅频率表征方法。建立了SEM云纹法中放大倍数和参考栅频率的关系。(2)研究了纳秒激光制作微尺度光栅方法。从基本的刻蚀线段入手,对比分析了不同材料的加工情况,得出不同材料的能量密度阈值。提出了先镀膜再进行刻蚀光栅的加工工艺,解决了激光对材料的选择性问题。通过光栅的高斯能量与距离的关系,进一步分析了纳秒激光制作光栅的过程。在铝膜上制作出了频率为10线/mm的水平和正交光栅,光栅结构规则,节距稳定,可用于光学测量。(3)研究了飞秒激光制作微尺度光栅方法。采用飞秒激光刻蚀系统,在石英玻璃试件表面刻蚀光栅。研究了飞秒激光刻蚀点和线段的基础参数,分别刻蚀出直径为1?m的点和线段。分析了光栅加工机理,制作了频率为500线/mm的平行光栅。光栅频率表征分析表明,制作光栅的节距的最大误差为0.95%。飞秒激光制作的微尺度光栅可用于SEM云纹作表面结构表征及变形测量。(4)采用纳秒激光在镀膜试件上制作了微尺度光栅,并成功地进行了水平拉伸实验和V形裂纹拉伸实验。实验表明,采用纳秒激光可以将光栅方便地制作在试件表面微区上,结合光学测量方法可以实现微尺度的变形测量。