为了研究266nm纳秒固体激光在CH膜上打孔的工艺规律和材料去除机理，采用单因素控制变量的方法，进行了单脉冲和多脉冲打孔的实验研究，分析了266nm纳秒固体激光对CH膜材料的去除机理；取得了激光脉冲能量、脉冲数量对孔径和孔深影响规律的数据。结果表明，单脉冲打孔条件下，当激光脉冲能量为0.014mJ时，微孔直径和深度最小，当激光脉冲能量为0.326mJ时，微孔直径和深度最大，孔径和孔深随着激光脉冲能量的增大而增大；多脉冲打孔条件下，当激光脉冲能量较低时，激光对CH膜的单脉冲烧蚀率约为0.56μm/pulse，当激光脉冲能量较高时，激光对CH膜的单脉冲烧蚀率约为1μm/pulse，孔径和孔深随着激光脉冲数量的增加而增大；266nm纳秒固体激光在CH膜上打孔时的微孔形状规则，大小均匀，微孔周围无残渣、碎屑等抛出物，边缘无热影响区，可推断其材料去除机理主要为“光化学蚀除”。该研究对266nm纳秒固体激光加工CH膜的应用具有一定的参考意义。

为了探究纳秒激光烧蚀单晶硅过程中熔融物质的喷溅过程, 对不同加工环境中纳秒激光烧蚀单晶硅的过程进行了模拟仿真及实验验证。采用Level-Set界面追踪法, 通过仿真软件建立有限元模型, 对空气、静水和真空加工环境中纳秒激光烧蚀单晶硅时物质抛出过程进行模拟仿真, 研究了不同加工环境中温度场、速度场对表面喷溅的影响; 采用波长266 nm、脉宽30 ns和频率50 Hz的单脉冲激光烧蚀单晶硅的工艺实验对仿真结果进行验证, 通过原子力显微镜和数字显微镜对烧蚀结果进行了表征。结果表明, 空气环境中, t=30 ns时熔融物质的喷溅速率达到14.1 m/s, 在微孔内部蒸汽压力的作用下, 烧蚀区域熔融物质向外喷出; 静水环境中, t=30 ns时熔融物质的喷溅速率为1.68 m/s, 远低于空气中的喷溅速率, 熔融物质快速冷却; 真空环境中, 材料在短时间内汽化, t=30 ns时熔融物质的喷溅速率最大可达18.4 m/s, 较高的喷溅速率有利于物质的抛出。加工环境对纳秒激光烧蚀单晶硅的物质抛出影响较大, 这为提高纳秒激光加工单晶硅的加工质量提供了参考。

为了研究266 nm纳秒固体激光在聚苯乙烯(PS)上打孔的材料去除机理、工艺规律和优化工艺参数, 采用了单因素实验法和正交实验法进行了单脉冲和多脉冲打孔的实验研究。分析了材料的去除机理, 得到了脉冲数量、脉冲能量以及离焦量对微孔直径和深度的影响规律, 获得了满足要求的工艺参数的优化组合。结果表明, 单脉冲打孔条件下, 脉冲能量为0.110 mJ时加工出的微孔形状规则、圆度较好以及重铸层宽度较小, 脉冲能量为0.500 mJ时, 加工出的微孔形状和圆度质量变差, 重铸层宽度增大; 多脉冲打孔条件下, 脉冲能量为0.040 mJ时, 加工出的通孔入口处无重铸层, 去除机理以光化学作用为主, 脉冲能量为0.390 mJ时, 加工出的通孔入口处重铸层较为明显, 且入口边缘出现过烧蚀现象, 去除机理以光热作用为主; 脉冲能量和离焦量对孔径影响较大, 脉冲数量和正离焦量对孔深影响较大; 正交实验得到的优化参数组合为脉冲数量50、脉冲能量0.021 mJ、离焦量0 μm时, 可以加工出质量较好的微孔。本研究为266 nm纳秒激光加工聚苯乙烯靶球提供了参考依据。

为了研究266nm紫外固体激光切割碳纤维增强复合材料(CFRP)的工艺规律，采用单因素实验法、正交实验法和多元线性回归分析法，进行了266nm紫外固体激光切割CFRP的实验研究，得出了激光脉冲能量、扫描速率对切缝宽度和热影响区宽度的影响规律。结果表明，切缝宽度和热影响区宽度随激光脉冲能量的增大而增大，随扫描速率的增大而减小；实验中最小热影响区宽度为82μm，最小切缝宽度为50μm；激光扫描速率对切缝宽度影响的显著性水平更高，而激光脉冲能量对热影响区宽度影响的显著性水平更高；所获得的经验公式能够定量描述切缝宽度、热影响区宽度与激光脉冲能量、扫描速率之间的关系。本研究对266nm紫外固体激光切割CFRP的应用具有一定的参考意义。