物质在高强度飞秒激光的作用下会达到极端状态,这样为物质的结构改性和材料蚀除提供一种开放的研究手段。近年来飞秒激光发展迅速,利用飞秒激光与物质相互作用制备各种纳米结构的研究受到了广泛的关注。本文通过飞秒激光与石墨的相互作用来制备周期性的纳米机构,为最终实现可控条件下大规模碳纳米结构的制备提供了一定的实验依据。实验使用1KHz,能量2-200μJ的飞秒脉冲(脉宽130fs,中心波长800nm)对高定向热解石墨进行烧蚀,研究了激光能量、脉冲数量对烧蚀深度和烧蚀面积的影响,并通过计算得到石墨的烧蚀阈值为0.46 J/cm~2,分析了飞秒激光烧蚀石墨产生周期性纳米结构的条件。使用SEM观察烧蚀后的烧蚀凹坑,发现了两种不同的周期性纳米结构,包括周期在400nm左右的低空间频率周期性结构表面结构(LSFL,low-spatial-frequency LIPSS)和周期100nm左右的高空间频率周期性表面结构(HSFL,high-spatial-frequency LIPSS)。通过改变脉冲数量、激光能量等参数,分析了不同周期纳米结构的形成条件。根据现有公式计算了理论周期,并和实验结果进行了对比。结果表明,使用多脉冲飞秒激光进行微加工在产生的烧蚀凹坑中可以看到两种周期性结构,周期较小的HSFL和周期较大的LSFL;单脉冲烧蚀产生的凹坑深度与脉冲能量的对数成正比线性关系;不同能量烧蚀产生的凹坑面积和脉冲能量的对数成正比线性关系;低于烧蚀阈值的单脉冲烧蚀无法在石墨表面产生周期性的纳米结构,两种条纹均在多脉冲烧蚀实验中产生,烧蚀过程存在累积效应;实验所得到的碳纳米结构从整体形态上看类似于经典的周期性表面结构,但某些具体特征又有所区别,其中LSFL的特征更接近经典结构;实验发现HSFL的周期和激光能量也有一定关系。