摘要：飞秒激光微纳加工作为一种新兴的高精密加工技术,融合了物理、材料、制造等多个学科,由于多学科交叉的复杂性和加工要求的极端性,完整掌握其烧蚀加工规律是将其推上工业应用的首要条件。本文致力于研究飞秒激光共振烧蚀Pr-Nd玻璃中的变化规律。首先,依据Pr-Nd玻璃中镧系元素镨和钕的独特电子层结构,分析了其跃迁能级和吸收光谱的特性,并发现其在共振波长585nm和807nm处具有极强的吸收能力；然后,分析了飞秒激光共振烧蚀Pr-Nd玻璃中束缚电子的电离机制及靶材烧蚀去除的物理过程。其次,搭建了烧蚀加工的光路系统,设计了光束开关的控制系统,并通过Visual Basic软件开发实现了整个激光烧蚀加工系统的自动化控制,极大地简化了烧蚀加工过程的操作。然后,基于以上理论分析和实验平台,在飞秒激光共振烧蚀作用下,研究了Pr-Nd玻璃烧蚀阈值的变化规律。结果表明在烧蚀阈值附近,初始种子电子主要由多光子电离产生,且在585nm和807nm的烧蚀下,多光子共振电离剧烈,烧蚀长度较石英玻璃分别增长了19.8%和6.8%,并对于807nm,烧蚀阈值较石英玻璃降低了12.3%；而对于非共振波长,无此烧蚀阈值规律。最后,针对两种不同重复频率的飞秒激光,研究了Pr-Nd玻璃共振烧蚀效应的变化规律。对于80MHz,由于脉冲间存在能量耦合,使得飞秒激光的烧蚀为热加工,且只有共振波长能实现Pr-Nd玻璃的烧蚀去除；结果还表明,807nm对应的熔融烧蚀阈值较另一共振波长739nm降低了18%,较1kHz冷加工降低了两个数量级。对于1kHz,研究了靶材共振烧蚀效率的变化规律,结果表明,共振烧蚀效率受入射激光光强的影响很大。对于807nm波长,当光强小于0.556×1014w/cm2时(多光子电离占主导),共振烧蚀效率显著,且对于807nm,共振烧蚀效率最大提高了45.22%；当光强大于0.556×1014w/cm2时(隧道电离占主导),共振烧蚀效率基本消失。图42幅,表13个,参考文献69篇