脉冲飞秒激光以超快时间特性和超高峰值功率特性在精密微纳加工领域引起了人们广泛的重视。在与物质的相互作用中它能快速、准确的将能量作用在特定的区域,从而获得极高的分辨率和加工精度。随着脉冲飞秒激光烧蚀技术的发展,脉冲飞秒激光烧蚀机理的研究已成为国内外学者关注的焦点。本文研究了脉冲飞秒激光烧蚀金属的物理机制,主要包括以下几个方面。　　(1)在低能域(<1eV)脉冲飞秒激光烧蚀靶材时,以金靶材为例,在双温方程的框架下,采用有限差分法进行数值求解。首次得到了金靶材中电子亚系统的温度与离子亚系统的温度随时间和靶材深度的变化规律。研究了烧蚀阈值与靶材厚度的关系,给出了金靶材的临界电子热扩散深度和相应的临界烧蚀阈值的数值解,并对相应物理图象的微观机理进行了分析。　　(2)本文在低能域中,以重金属与过渡金属为对象,研究了脉冲飞秒激光烧蚀中电声耦合作用对电子、离子亚系统温度演化过程的影响。给出了相应的电声耦合系数与电声弛豫时间的关系,深入分析了激光的工艺参数(如激光脉宽、激光能量密度)与电声弛豫时间的内在联系,该工作有利于提高脉冲飞秒激光烧蚀技术的效率。　　(3)在高能域(>1eV)脉冲飞秒激光烧蚀中,靶材中电子的态密度(Density Of States)发生变化,直接影响烧蚀机制,即所谓的DOS效应。在DOS效应中电子的热物性参数与温度成非线性关系,这为编程增加了困难。本文利用这种非线性关系,选取电子温度在300K、104K、2104K时相应的热物性参数(如电子的热容、热导率、电声耦合系数),结合双温方程模拟了三种体系的温度随时间演化的规律。重点分析了三种烧蚀机制的差异。同时,阐明了三种烧蚀阈值与靶材厚度的关系,给出了相应的临界烧蚀阈值和电子的临界热扩散深度的数值解。将结果与实验值进行了比较,表明DOS效应对于烧蚀过程影响很大。但理论值与实验值不能定量吻合,原因是仅选取个别点的物性参数进行数值求解,没有真正的利用热物性参数的非线性关系。