飞秒激光凭借本身突破衍射极限的优势可对纳米尺寸的金属材料进行加工。为了飞秒激光能在钛膜表面进行微纳加工,了解飞秒激光与钛膜相互作用是十分必要的。双温模型（TTM）是研究飞秒激光加热金属以及能量在金属内部进行非平衡传输的理论模型,而分子动力学（MD）模拟可以从原子尺度观察飞秒激光烧蚀金属过程中的微观结构演化。本文基于双温模型采用分子动力学模拟的方法研究飞秒激光烧蚀钛膜的过程,其过程中的应力传播和钛膜吸收层的温度演化都可进一步帮助理解烧蚀机理。另外,研究激光参数和多脉冲飞秒激光对钛膜烧蚀结果的影响,可以在实际应用中通过调整激光参数达到不同的加工目的。本文主要仿真方法及结论如下:（1）首先,研究对象为200 nm的钛膜,对钛膜吸收层进行分层处理,利用MATLAB求解TTM得到钛膜吸收层七个不同位置处的平衡态晶格温度。其次,选择FS-EAM势函数在LAMMPS软件中建立厚度约为200 nm的钛膜模型,并且将钛膜吸收层内七个部分分别加热到指定的晶格温度,其余部分保持300 K。最后,在微正则系综中模拟钛膜内部热传导。（2）通过以上仿真方式获得波长为800 nm、脉冲宽度为300 fs的单脉冲飞秒激光烧蚀200 nm钛膜的烧蚀阈值为0.053 J/cm~2,其烧蚀阈值下钛膜表层断裂是由于拉伸应力导致的层裂。模拟脉冲宽度分别为100 fs、300 fs和500 fs的单脉冲飞秒激光烧蚀钛膜,发现脉冲宽度为100 fs时钛膜的电子峰值温度最高、耦合时间最短、烧蚀发生时间最短。模拟能量密度分别为0.010 J/cm~2、0.015 J/cm~2和0.020 J/cm~2的单脉冲飞秒激光烧蚀钛膜,其结果表明钛膜的最大电子温度、耦合时间、电子-晶格平衡温度都随着能量密度增大而增大,较高能量密度下钛膜的烧蚀是层裂和相爆炸共同导致的。另外,基于TTM采用MD模拟方法确定了波长为400 nm、脉冲宽度为40 fs的飞秒激光烧蚀700 nm钛膜的烧蚀阈值是0.048 J/cm~2,此结果与实验结果完全吻合,验证了仿真模型的可行性。（3）基于TTM,引入双脉冲和三脉冲热源项,并结合MD模拟方法研究双脉冲飞秒激光和三脉冲飞秒激光烧蚀钛膜的烧蚀阈值。针对厚度约为200 nm的钛膜,在波长为800 nm、脉冲宽度为300 fs、脉冲延迟时间为1 ps的双脉冲和三脉冲飞秒激光加载下,其烧蚀阈值分别是0.028 J/cm~2和0.017 J/cm~2。同时,确定了促进烧蚀的最佳脉冲延迟时间区间为[0.3 ps,1 ps],还发现改变不同脉冲延迟时间的位置会导致钛膜表层微结构演化过程明显不同。除此之外,通过研究烧蚀深度与脉冲数目的关系发现钛膜的烧蚀深度随脉冲数目的增加而增加。