飞秒激光具有超快、超高、超强等特点,在微纳加工领域发挥出独特的优势。镍钛形状记忆合金和铜锆非晶合金因其独特的性能而应用广泛。飞秒激光与两特种金属材料相互作用过程非常复杂,激光与材料作用机制也会因为激光参数和材料的不同而有所不同。深入研究和探索飞秒激光烧蚀镍钛形状记忆合金和铜锆非晶合金两特种金属材料的蚀除深度以及物理机制,对降低材料的烧蚀性损伤,提高激光对材料的加工能力,完成加工工艺的系统优化具有尤为重要的意义。本文采用双温模型结合分子动力学的模拟方法模拟了飞秒激光烧蚀特种金属的过程。主要做了以下几个方面的工作:(1)模拟了典型脉宽飞秒脉冲激光与镍钛二元形状记忆合金相互作用时能量密度对靶材烧蚀深度的影响。模拟了脉宽为100 fs,能量密度为0~125 m J/cm2的单脉冲激光照射90 nm厚镍钛合金薄膜的过程。模拟结果表明,飞秒单脉冲激光烧蚀镍钛二元形状记忆合金会产生两种不同的烧蚀相。当激光能量密度比较低的时候,靶材的烧蚀深度比较低,并且深度与靶材的光学穿透深度相关,烧蚀的结果表现出来为弱烧蚀相;激光的能量密度比较高的时候,烧蚀深度大幅度增加,烧蚀结果表现出来为强烧蚀相。(2)采用“拼花法”对高斯飞秒脉冲激光辐照镍钛靶材的形貌进行预测,发现使用较低能量密度的飞秒激光辐照靶材时,能够获得底部较为平坦的烧蚀弹坑。(3)模拟了典型脉宽飞秒脉冲激光与铜锆非晶合金相互作用时能量密度对电声耦合时间的影响。发现能量密度越高电声耦合时间越长,同时达到平衡时的温度越高。(4)模拟了典型脉宽飞秒脉冲激光与铜锆非晶合金相互作用时能量密度对靶材烧蚀深度的影响。发现铜锆非晶合金的烧蚀阈值在40 m J/cm2附近;当能量密度大于等于80 m J/cm2时靶材的烧蚀结果呈现强烧蚀相。另外由于非晶合金初始原子无序化,因此发生强烧蚀相前无需吸收能量破坏晶体结构,从而出现强烧蚀相的阈值较低。