超短脉冲激光作为一种重要的微纳加工工具,被广泛应用于各个领域。其中,激光微孔制造技术是解决许多工业领域中的关键核心技术和问题的最佳选择之一。运用超短脉冲激光进行制孔加工时几乎不会产生热影响区,同时具有效率高、精度高、无细微裂纹、无重熔层的优势,因此是一种理想的制孔技术。但在对某些存在空心内腔的中空零部件进行制孔时,例如燃气轮机喷油嘴、航空发动机涡轮叶片等,由于空心内腔之间距离较近,容易导致过度穿透现象,从而造成对壁损伤。因此,实时检测超短脉冲激光制孔过程中的孔穿透状态对于防止对壁损伤具有重要意义。本文针对该问题对课题组前期研发的超短脉冲激光制孔孔穿透检测系统进行了优化及实验验证,具体工作及研究成果如下:首先,分析了超短脉冲激光的特性及能量分布,详细阐述了螺旋形打孔方法及其基本原理和超短脉冲激光制孔的物理过程,并对超短脉冲激光与材料相互作用时产生的光学效应展开了深入研究,从而确定了以加工过程中的等离子体辐射信号和反射激光信号强度变化作为孔穿透检测的依据,为后续超短脉冲激光制孔孔穿透检测系统的优化研究提供了理论基础。其次,给出了超短脉冲制孔激光孔穿透检测系统的优化设计方案,并根据选型原则对检测系统的关键器件光电探测器和数据采集卡进行选型,以及采用虚拟仪器LabVIEW编写检测系统的上位机软件,包括系统登录与人机交互模块、数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块和数据回放模块五个主要模块。最后,对搭建的超短脉冲激光制孔孔穿透检测系统进行调试和实验测试,确定了检测系统的参数和孔穿透阈值,并利用检测系统对不同实验条件下的制孔进行实时检测。实时检测制孔加工过程中目标光学信号的波形并对其进行均值处理和Butterworth滤波,通过处理后的信号来判断孔穿透是否完成。实验结果表明,利用目标光学信号强度变化完成孔穿透检测是一种通用技术,优化后的超短脉冲激光制孔孔穿透检测系统可实现无漏脉冲信号的检测判断,孔穿透检测时间为25 ms,实现了对孔穿透的检测时间量级上的提升,研究成果对于防止对壁损伤问题和提高制孔加工的质量及效率有重要的实用价值。