激光与物质相互作用是一个重要研究领域。研究飞秒激光作用下宽带隙材料的烧蚀，认识材料的烧蚀机理，对于促进飞秒激光微加工应用等方面具有重要意义。飞秒脉冲强激光经聚焦后，其电场强度可以接近或超过了氢原子内束缚电子的库仑场强，飞秒激光和透明介质材料的相互作用具有很强的非线性。本论文研究了飞秒激光作用下若干介质、宽带隙半导体材料的烧蚀和超快动力学，并应用于微加工领域。取得了如下新结果：　　 1.首先，本文实验研究了800 nm飞秒激光作用下氟化镁晶体的破坏阈值与激光脉宽的依赖关系。发现当脉冲宽度T<1 ps，材料的烧蚀阈值随脉宽的减小而降低，但明显偏离热效应规律：Fth∝√τ。在理论方面，分别采用雪崩模型和多方程模型，数值计算了材料中导带电子数密度的演化，成功解释了材料的破坏阈值与脉冲宽度的依赖关系。结果表明，飞秒激光作用下，碰撞电离在导带电子产生过程中起主导作用，光致电离为碰撞电离提供了种子电子。　　 2.利用光学参量放大(OPA)系统提供不同波长的飞秒激光源，研究了从紫外到中红外波段(400 nm-2000 nm)内，氟化镁晶体的烧蚀阈值对波长的依赖关系。实验表明，当激光波长小于800 nm时，材料的烧蚀阈值随波长的减小而降低；当激光波长在1000 nm到2000 nm的范围内，材料的烧蚀阈值变化不大。利用单导带模型较好地解释了长波长的实验结果；对于短波长的实验结果，在考虑导带的子能带间跃迁引起的导带电子的光吸收后，实验与理论结果符合得较好。　　 3.采用长脉宽激光激发，短脉宽激光探测的泵浦-探测技术，研究了氟化镁晶体的烧蚀过程。实验与理论结果表明，反射率的上升主要与两个过程密切相关，一是在泵浦激光脉冲作用时间内导电电子数密度的快速增加，二是激光脉冲过后的超快非热相变过程。　　 4.研究了800 nm飞秒激光作用下ZnO薄膜烧蚀形貌，讨论了烧蚀斑的干涉环现象，测定了材料的烧蚀阈值；用泵浦-探测技术测量了材料的超快透射反射率演化，研究了ZnO薄膜的超快电子激发、带隙重整、材料结构相变、高密度载流子驰豫以及烧蚀的瞬态过程。观察到了时间尺度小于1 ps的结构相变过程。随着激发光强的加大，结构相变时间变短。对不同激发、探测波长所获得结果的异同性给以分析和讨论。发现载流子的能量损失速率高达1.5 eV/ps，如此高的能量损失速率主要归结于高密度载流子-载流子的散射。　　 5.在现有技术中，人们采用单束线偏振飞秒激光在半导体、透明材料中诱导准周期的纳米条纹。本文作者提出了一种新的制备纳米光栅的装置和方法，在空气中采用800 nm和400 nm两束超短脉冲激光共路垂直照射在材料表面，形成周期纳米结构。本发明的装置结构简单，制备方法简便，适用于在半导体、透明介质块体和薄膜表面诱导规则的周期结构，制备纳米量级光栅。　　 6.实验和理论上研究了不同聚焦情况下飞秒激光在石英玻璃内部的烧蚀。结果表明，随着激光能量增加，材料烧蚀的起点前移；在松聚焦情况下，材料内部沿轴线方向呈丝状破坏；而在紧聚焦作用下，则会形成一连串的破坏点。本研究为超短脉冲激光三维微加工提供了实验和理论基础。