由于飞秒激光脉冲在与物质相互作用过程中具有作用时间短、热影响区域小、加工精度高等独特的优点，超短脉冲微加工技术已经在许多科学实验中被深入研究，并在工业加工和众多领域中有着广泛的应用前景。本文在不同实验条件下采用双脉冲和整形脉冲烧蚀半导体材料和金属材料。通过对荧光发射强度、透射光强度和烧蚀形貌等可观测量变化规律分析，推测飞秒激光对材料的烧蚀机制并探究获得高质量孔所需要的条件。具体研究内容包含如下几个方面：（1）使用飞秒双脉冲激光烧蚀硅样品。通过探测不同延迟时间、能量通量、环境气压等实验条件下的等离子荧光发射强度和烧蚀形貌，探究双脉冲在烧蚀硅材料过程中的机制。首先，本文分别在真空(2Pa)和大气环境中，采用不同能量通量(40.6J/cm2-947J/cm2)的双脉冲激光对硅材料进行烧蚀，探测不同脉冲间距下的荧光发射强度。在实际探测的光谱范围内(200nm-600nm)，所有波段内的光谱强度随双脉冲延迟时间的变化规律一致，因此选取硅505.6nm(3s24p(2P)3s24d(23D)特征谱线强度作为研究对象。实验结果表明，低能量通量下，荧252光发射强度随着双脉冲延迟时间的增加而逐渐增强。在较高能量通量下，荧光发射强度随双脉冲延迟时间的增加出现先减小后增大的变化趋势。本文比对了不同能量通量下荧光发射强度的变化规律并对上述现象给予解释。通过对烧蚀形貌的测量和分析，本文还研究了溅出物尺寸和形态随双脉冲延迟时间的变化情况。高能量通量脉冲烧蚀靶材后，会在样品表面产生一定数量的溅出物。溅出物宽度随延迟时间的增加而减小，高度随延迟时间的增加而增加。换言之，在较短的延迟时间下，溅出物形状类似于一个薄片状。在较长的延迟时间下，溅出物形状类似于一个凝聚的液滴状。当延迟时间较长时，颗粒状的溅出物后伴随产生一个长条状的尾巴结构。另外，本文分别在不同能量通量下(40.6J/cm2和676J/cm2)，研究了不同的环境气压对烧蚀结果的影响。实验结果表明，在两种能量通量下，荧光发射强度和烧蚀坑深度均随着环境气压的升高先增大后减小，并分别在103Pa和104Pa处达到最大值。而烧蚀坑宽度的变化趋势和深度的变化趋势相反，其最小值出现在104Pa附近。基于深度和宽度的变化情况，烧蚀坑体积分别在0.2μm3和6.5μm3附近波动。通过对烧蚀形貌的测量和分析，本文研究了溅出物尺寸和形态随环境气压的变化情况。采用较低能量通量(40.6J/cm2)脉冲烧蚀靶材，烧蚀坑周围虽然没有明显的溅出物，但烧蚀坑底部出现明显的再凝固结构，这一结构的面积随环境气压的升高先增大后减小，其最大值出现在104Pa量级附近。采用较高能量通量(676J/cm2)的脉冲烧蚀靶材时，随着环境气压的升高，溅出物宽度逐渐减小，高度逐渐增加。（2）使用不同重复频率的脉冲对铝和铜材料进行烧蚀。通过改变样品与激光焦点的相对位置、激光能量通量、环境气压等实验条件，考察不同实验条件下的透射光强度和烧蚀形貌，进而探究在对金属材料进行烧蚀过程中的机制，以及获得高质量小孔所需的实验条件。在改变样品表面与激光焦点相对位置的实验中，当激光焦点位于样品表面或十分靠近样品表面时，钻透样品所需的脉冲个数最少、达到稳定后的透射光强度最大、孔的直径最小并且入口和出口孔径最为接近。随着激光焦点远离样品表面，钻透样品所需的脉冲个数增多，达到稳定后的透射光强度减弱，孔径逐渐增大。在改变激光能量通量的实验中，我们发现随着能量通量的增加，钻透样品所需的脉冲个数减小，达到稳定后的透射光强度和孔径增大，孔周围的溅出物数量增多。当能量通量位于100J/cm2-200J/cm2范围内时，入口与出口孔径较为接近。在改变环境气压的实验中，随着环境气压的升高，钻透样品所需的脉冲个数减小，达到稳定后的透射光强度和孔周围溅出物数量均出现先增大后减小的现象。入口孔径随环境气压的升高先减小后增大，最小值和最大值分别出现在102Pa和104Pa附近。出口孔径则没有明显的变化趋势。（3）使用整形飞秒激光脉冲对金属铝材料进行烧蚀。通过双温模型（TTM）对观察到的实验现象进行理论计算。实验结果表明，不同能量通量下，整形脉冲的烧蚀效率有所不同。高能量通量下，整形脉冲的烧蚀效率高于变换极限脉冲，并且烧蚀效率随子脉冲间距的增加而增大。低能量通量下，变换极限脉冲烧蚀效率较高。与未经整形的脉冲相比，采用整形脉冲烧蚀样品可以有效的减小孔径，进而提高加工精度。