飞秒激光脉冲由于快、微、强等特点，在细微加工领域表现出了得天独厚的优势。同时，飞秒激光与材料的相互作用过程是一个非常复杂的过程，对于不同材料，不同的激光能量，飞秒激光与材料作用的机理不同。本文对飞秒激光与材料的相互作用过程进行了理论与实验研究，我们做的具体工作如下：首先探讨了飞秒激光与材料相互作用的过程与机理，对双温方程进行简化，利用fortran软件进行有限元差分计算，模拟得出了不同入射激光功率密度下金属铜和钛的电子和晶格温度随时间的演化规律，并总结得出了金属铜和钛电子晶格能量耦合时间随入射激光功率密度的变化规律。其次研究了飞秒激光诱导金属表面的周期性结构随入射激光能量的演变情况，当入射激光能量较低，在材料的烧蚀阈值附近时，我们在烧蚀中心区域清楚的看到了垂直于入射激光极化方向的周期性表面结构。随着入射激光能量不断增加，位于烧蚀区域中心位置处的周期性条纹结构逐渐被破坏，在烧蚀区域的外围区域周期性条纹结构仍清晰可见，并用周期性结构出现的阈值理论解释了周期性结构外移出现的原因。在高能量激光入射下，烧蚀区域周期性表面结构进一步被破坏，不再清晰可见，在外围区域出现了纳米颗粒，但条纹结构的周期并未发生变化。我们通过比较实验测得的不同入射激光能量下金属铜和钛的周期性条纹结构的周期与用公式计算出的周期比较，理论与实验符合较好，得出结论：飞秒激光诱导周期性条纹结构的周期与入射激光能量无关，与金属种类有关。另外，我们还对半导体硅材料进行了烧蚀分析，发现了不同于金属材料的波纹状周期性结构。我们以钛为靶材，通过建立入射激光功率与烧蚀孔径之间的关系间接计算得到钛的单脉冲烧蚀阈值为0.20J/cm2。同时我们对飞秒激光烧蚀硅靶后不同烧蚀区域进行元素成分分析，得出随着脉冲个数的增加，烧蚀区域的氧含量也随之增加，对于相同脉冲个数，不同烧蚀区域的氧含量也不尽相同，烧蚀中心区域的氧含量要明显高于边缘区域，这对于以后的飞秒激光精细加工有着很好的指导作用。最后我们固定入射激光能量，对不同入射激光脉冲个数下飞秒激光烧蚀金属铜和钛的烧蚀形貌与周期性结构产生的规律及原因作了简要分析，得到了烧蚀孔径与脉冲个数的变化关系：当入射激光脉冲个数比较少，烧蚀孔径随脉冲个数线性增加，当入射激光脉冲个数增大到400个时，烧蚀孔径随入射激光脉冲个数的影响不大。当入射激光的能量密度一定时，随着脉冲个数的增加，烧蚀区域的面积在逐渐增加，我们在烧蚀区域的边缘发现了明显的周期性结构，并从激光脉冲能量时空上的高斯分布特征和脉冲能量累积效应，讨论了脉冲个数对周期性波纹结构产生的影响。