相比于传统的连续激光,飞秒激光具有极短的脉冲宽度、极高的峰值功率和极广的频谱覆盖范围,在材料精细加工方面具有独特的优势。飞秒激光加工能够以极快的速度将全部能量注入目标区域,在很大程度上可以避免能量的线性吸收、转移和扩散过程的影响,从根本上改变了激光与物质相互作用的过程,具有极高精度和空间分辨率。本研究通过对飞秒激光加工区域的扫描电镜图像进行分析,得到不同参数的飞秒激光微加工不锈钢基板后加工区域的形貌及尺寸,探索了飞秒激光参数和能量输入对加工区域形貌和尺寸的影响规律。本研究分析了不同参数的飞秒激光作用于301不锈钢基板上时,基板上被加工区域内任意一点吸收能量的方式及大小。推导出飞秒激光加工区域内任意一点所吸收能量的模型。并且通过求出垂直于飞秒激光扫描方向上基板吸收能量的分布曲线,给出了利用该模型预测飞秒激光微加工时基板表面烧蚀坑道的宽度和计算基板的烧蚀阈值的方法。利用该模型计算的烧蚀阈值近似等于传统方法计算的烧蚀阈值,误差可以忽略。而且该模型预测的烧蚀坑道的宽度与实验结果相吻合,误差同样可以忽略不计。本研究所给出的计算材料吸收的飞秒激光能量的计算方法和求材料烧蚀坑道宽度及烧蚀阈值的方法适用于任何材料。当飞秒激光加工区域只发生熔化现象时,可以将其作为飞秒激光的自熔焊进行研究。当飞秒激光的扫描速率较低时,飞秒激光微焊接能够得到表面光滑平整的焊缝。与飞秒激光的烧蚀过程不同,使用飞秒激光进行微焊接时,为避免焊缝表面因为严重氧化产生较大的裂纹,必须施加保护气或在真空环境下进行。可以通过增大飞秒激光平均功率和减小扫描速率的方式提高其能量输入,从而得到较大尺寸的焊缝,但是其能量要低于材料的烧蚀阈值。飞秒激光的平均功率对焊缝尺寸的影响效果大于扫描速率对焊缝的影响效果。飞秒激光焊接不锈钢所得的焊缝横截面的面积与其扫描速率(在一定的范围内)之间存在较好的线性关系,回归直线的斜率为负值,并且飞秒激光的平均功率越大回归直线的斜率的绝对值越大。可以利用这个线性关系根据飞秒激光的扫描速率来预测焊缝的侧面及尺寸。在焊缝与母材的边界存在一个尺寸很小的成分过渡区域。