碳化硅陶瓷作为非氧化物结构陶瓷,由于其优异的硬度、化学稳定性、耐腐蚀和耐热性,在航空航天、化工、电子等工业领域中获得广泛的应用。但由于碳化硅陶瓷固有的硬脆特性,传统的机械打孔方式既费时又费力,很难满足其微孔的加工。相比较传统的机械打孔方式,激光打孔方法是一种有效的陶瓷打孔方式。但激光打孔存在锥度大、重铸层厚、圆度差和微裂纹等缺陷,影响加工孔的质量。本文将碳化硅陶瓷放在水中进行脉冲激光切孔,通过水下激光打孔的方法来改善微孔的质量和形貌,进行了理论探索和实验研究。首先,介绍了激光束的特性、激光打孔物理过程以及水下激光打孔机理,对水下脉冲激光切孔的原理进行了详细阐述。简介了水下飞秒/毫秒脉冲激光切孔实验平台的搭建,同时介绍了实验设备和测量设备以及材料在整个实验过程中的处理方法。通过二维模型的简化和假设,建立了二维毫秒脉冲激光环切打孔的有限元模型。模拟分析了不同重复频率下孔的出入口直径的变化,将模拟结果和实验结果进行了对比分析,为后续的水下脉冲激光切孔实验提供了依据。然后,将碳化硅陶瓷浸没在水中进行了毫秒脉冲激光环切打孔实验研究,研究了水和不同工艺参数对微孔形貌和质量的影响。结果表明:水介质改善了孔口形貌,增大了孔的出口直径,降低了孔的锥度,增大了激光对材料的去除量,减少了孔内壁的再沉积材料和附着物,减少了孔内壁的微裂纹,抑制了孔壁的氧化。最后,将碳化硅陶瓷浸没在水中进行了飞秒激光逐层逐圈切孔实验研究,通过改变激光脉冲重复频率,研究了水介质和激光脉冲重复频率对激光打孔质量和打孔特性的影响。结果表明:采用水介质后,增大了孔的出口直径,降低了孔的锥度,增加了激光对材料的去除量。孔入口附近和周围的再沉积材料残留物显著减少,降低了孔壁的粗糙度,抑制了孔壁的氧化。减小了孔壁的重铸层和裂纹。水抑制了激光诱导等离子体,特别是水下等离子体的形成、持续时间和向上扩散。有效的减少了等离子体引起的能量损失,使得更多的激光能量烧蚀材料底部,增强了激光对材料的去除。