激光微细加工技术是利用激光束作用于工件表面的激光辐射效应,改变工件形状,或材料性能的一种特种加工技术,属于非接触加工,具有表面质量好、无工具磨损等优点,在微细制造领域有着很大的应用潜力。本文主要研究了纳秒脉冲激光的掩模微细刻蚀加工,在激光的传输光路中加入掩模板,实现了掩模图形的激光缩映加工,与飞秒激光微细加工相比可显著提高加工效率,加工精度由掩模保证。　　 本文从金属的脉冲激光热-力学加工机理出发,采用纳秒脉冲激光进行了常规掩模和液晶掩模的微细刻蚀加工试验,分析了激光能量参数对刻蚀加工的作用和影响。本文主要研究内容和创新点如下:　　 (1)研究了不同介质中纳秒脉冲激光掩模加工效果,实现了成形精度较好的激光掩模微细刻蚀加工:　　 针对纳秒脉冲激光加工的热影响问题,构建纳秒脉冲激光掩模微细加工系统,分别在空气中、纯水中和盐溶液中进行了加工试验。与空气中激光的热烧蚀加工相比,激光加工水下工件时,由于水流的作用,激光辐照的多余热量被带走,加工热影响区明显减小。同时,水下激光辐照还会在加工区域造成光学击穿产生等离子体冲击波,在水层的约束限制作用下,加工表现出了明显的冲击波力学效应。正是通过这种热-力学的复合效应,使金属材料表面产生材料去除和变形的加工效果。最终在质量分数为15％的NaNO3的溶液中,利用热-力效应和化学反应的复合作用,实现了线宽120μm左右,热影响区小,成形精度较好的微细刻蚀加工。　　 (2)研究了液晶掩模的纳秒脉冲激光加工效果,测得了液晶掩模损伤激光损伤阈值,并在合适的激光密度能量范围内加工出完整的图形:　　 针对常规掩模的图形不能实时变化的缺点,为提高激光掩模加工的灵活性,采用液晶空间调制器作为柔性掩模进行了刻蚀加工试验。在分析液晶掩模原理的基础上,构建了液晶掩模激光微细加工系统,并且通过试验研究了液晶掩模加工图形特点和液晶掩模的损伤现象,测得了激光对液晶掩模照射的损伤阈值。观察液晶掩模的加工形貌发现,图形线条呈现边缘没有烧蚀而内部发生烧蚀的现象,其因为是由于黑栅遮光引起的边框效应和黑色像素的光透射率较高而造成的。研究结果表明:液晶掩模能够通过调节光的透射率实现遮掩效果,激光能量又对液晶掩模具有破坏作用,液晶掩模的激光损伤阈值约为2.5J／cm2；激光能量密度在0.6 J／cm2～0.8 J／cm2之间时能够加工出完整的图形。