航空航天工业、汽车工业、电子工业,是我国的支柱产业和高新技术产业。随着航空发动机和机动车喷油嘴性能的不断提高,在某些部件的机构设计上要求采用群孔排布结构,同时又要求这些微孔精度高、孔型好、侧壁光滑、无重铸层和微裂纹。传统的电火花和机械车床加工方法以及毫秒、纳秒级的激光钻孔技术已经无法满足这些工艺要求,迫切地需要更精细和先进的钻孔技术。本论文在对传统钻孔技术和现有激光钻孔技术的研究基础上,探讨了一种较先进的激光钻孔技术。论文从理论和实验两方面开展了超短脉冲激光对于高反金属材料制孔技术的工艺研究,分析了超短脉冲激光与材料相互作用的机理,通过多种对比实验,最终选择皮秒激光作为加工光源,并搭建了一套基于Dove棱镜的旋光系统进行钻孔实验研究。研究的目的是突破传统冲击钻孔和一般振镜旋光钻孔的局限性,实现更高质量的钻孔工艺,具体研究内容包括以下三个方面:第一,调研了目前应用比较广泛的几类微孔加工技术,如:电火花制孔、高功率、长脉冲及纳秒激光钻孔等。通过激光与材料作用的理论研究结合实验结果,分析了光与材料的作用机理、表面质量的变化规律,揭示激光冲击钻孔的原理和局限性。本论文通过对比实验,指出了旋光钻孔相比冲击钻孔,具有热效应小、重铸层少、钻孔直径可调等优越性;第二,通过实验结果揭示了振镜旋光钻孔技术不可控偏振方向的局限性,探讨了 Dove棱镜旋光钻孔系统,通过理论分析指出其旋光原理,并总结出其具备高效性、可控偏振方向等优越性,同时对其可能产生的系统误差进行分析和校正;第三,使用脉宽为15皮秒的脉冲激光器进行实验,分别研究了单脉冲能量、激光重复频率、光斑旋转速度、偏振方向、焦点位置、辅助手段等参数对钻孔效果和效率的影响。经研究表明,激光钻孔受以上多种因素的影响,在制备微孔时,需要综合考量这些因素;最后,通过以上三点研究,搭建了一套基于Dove棱镜的超短脉冲旋光系统,配合辅助手段,在特定的材料,如:硼硅玻璃、304不锈钢上,实现了高质量的钻孔工艺。