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近年来，微纳加工技术的迅猛发展将材料的加工尺度和精度延伸到亚μm甚至nm量级，脉宽为μs、ns量级的短脉冲激光已不能满足微纳加工需求，飞秒脉冲激光凭借其超短的脉冲宽度、超高的瞬时功率和超强的聚焦能力等特点，突破了材料特性的限制，拓宽了材料加工的手段，提高了材料加工的精度和质量，飞秒激光微纳加工技术备受关注，已成为世界激光界及材料界共同关注的新兴前沿课题。为进一步探究飞秒脉冲激光对金属材料的烧蚀特性，揭示飞秒脉冲激光烧蚀金属材料时材料的去除机制与烧蚀区发生的相关效应，本文以0Cr18Ni9不锈钢为基材，对飞秒激光烧蚀金属材料进行了理论分析和实验研究，主要内容包括: (1)总结了脉冲激光与金属材料作用的一般物理过程，探讨了飞秒脉冲激光金属材料烧蚀理论，以一维双温模型为基础，依据脉冲激光的不同脉宽，分别探讨了脉宽为飞秒、皮秒、纳秒量级的脉冲激光烧蚀金属材料的机理，并分析了烧蚀阈值理论和库仑爆炸理论。 (2)采用数值计算的方法测定了在辐照脉冲数为10时0Cr18Ni9不锈钢的多脉冲烧蚀阈值，通过控制变量法对0Cr18Ni9不锈钢进行了飞秒激光打孔烧蚀实验，观测了烧蚀区金相组织变化，观察了随飞秒脉冲激光辐照脉冲数递增，0Cr18Ni9不锈钢表面烧蚀区微观结构变化规律，测定了烧蚀区元素成分变化，并重建了烧蚀孔的三维形貌。 (3)采用数值模拟软件COMSOL Multiphysics对0Cr18Ni9不锈钢飞秒激光烧蚀中光束散射进行了模拟，计算了光束发散角和分析了其对烧蚀区能量分布的影响，并对可能的解决方法作了探讨。 研究结果表明:(1)在脉宽为400fs，波长1030nm,频率5kHz，辐照脉冲数为10时，0Cr18Ni9不锈钢的烧蚀阈值为0.45J/cm2，光束束腰半径为18.65um;(2)金相组织表明，不锈钢烧蚀区晶粒明显长大，但未形成新相;(3)随着辐照脉冲数的增加，烧蚀区先后呈现光栅结构、微凸结构、乳突结构和凹陷结构并存、烧蚀孔形成的烧蚀演变规律，并伴有烧蚀碎片;(4)烧蚀区氧元素大量增加，烧蚀中不锈钢表面发生了较强烈的氧化;(5)烧蚀孔底烧蚀深度不一，出现深熔小孔，表明烧蚀中不锈钢表面形成的微观结构影响激光能量的进一步传输和沉积，烧蚀区各部分沉积的能量不同，出现局部深熔;(6)模拟结果表明，烧蚀中由飞秒激光超高功率密度所致的金属-空气混合等离子体使光束沿传播方向上发生散射，发散角在6°～10°之间。