飞秒激光具有极窄的脉宽和超高的峰值功率,使得它在微加工方面有着其他传统激光脉冲无法比拟的优势。本文就通过飞秒激光与金属材料的烧蚀及钻孔实验研究和双温模型理论模拟,探究飞秒激光与金属之间的相互作用,并为微加工提供理论依据。另外,本文还通过飞秒激光与铁电晶体的表面烧蚀实验,深入讨论掺杂对烧蚀阈值的影响及其原因。最后还对飞秒激光在铁电晶体中诱导畴反转做了尝试实验,并进行了掺杂作用的对比,为小周期具有一定厚度的畴反转结构制备提供新的思路与方向。在对金属材料的烧蚀实验中,计算了铝金属在不同脉冲个数作用下的烧蚀阈值,并对激光脉冲能量,脉冲个数对烧蚀孔径尺寸及深度的影响进行了定性分析。在高横纵比的激光金属钻孔实验研究中,就激光偏振对钻孔出口形貌引起的畸变影响进行解释及分析,提出优化解决方案,并进行验证。基于实验事实和样品参数,通过一维双温模型,对单脉冲超短激光作用在铝金属上的电子温度及晶格温度分布进行模拟,模拟结果所描述的物理图像与理论机制达到一致。基于飞秒激光时域及空间上的高斯分布,建立二维双温模型,对单脉冲烧蚀孔径大小与能量之间的关系进行计算,理论结果与实验达到良好吻合。并且,在一定的假设条件下,创新性地在二维双温模型中模拟多脉冲作用效果,对击穿样品的作用脉冲个数给出预测,并通过晶格温度展示多脉冲作用下,钻孔深度的演变过程。在飞秒激光对铌酸锂及掺镁铌酸锂表面烧蚀的实验中,计算了单脉冲及多脉冲作用下两种样品的烧蚀阈值,发现在不同脉冲个数作用下,掺杂后的晶体烧蚀阈值总高于未掺杂情况。对此,结合铌酸锂晶体的本征缺陷和色心理论,提出了此问题的合理解释。最后,在飞秒激光诱导畴反转结构中,通过实验所呈现的多环结构及对各环对应的作用能量密度计算,证实了理论模型所预测的“反转窗”理论。对反转厚度进行间接测量,得到反转作用深度大约为10μm。并基于掺杂与未掺杂样品的对比实验,得出掺镁铌酸锂更易被诱导畴结构的结论。