碳纤维是一种新型材料，目前在军用和民用领域都是一种极为重要与关键的多功能特种工程材料，特别是其在航空航天领域有巨大的应用价值，但是在我国碳纤维材料研究进展缓慢，并且对于其加工工艺及加工机理目前也没有系统的研究工作，这使得对其研究具有重大的意义。碳纤维材料具有质量轻硬度大的特点，传统的加工手段已经不能满足对其精细加工需要，结合短脉冲激光在特种加工中的优势，本文将探索短脉冲激光加工碳纤维材料工艺，包括优质高效的加工工艺条件、相互作用机理。本文探究不同脉冲宽度的激光对碳纤维超硬材料加工效果的影响，包括飞秒脉冲激光、纳秒脉冲激光和连续激光。主要通过对3.5mm厚的碳纤维材料进行打孔，对比所加工出的孔形貌、加工效率。结果表明飞秒脉冲激光所加工出的孔径热效应小，径深比较小；纳秒脉冲激光所加工出的孔径周围有较大的热影响；连续脉冲激光存在更大的热影响，明显看出是通过熔融效应达到去除材料的目的，理论分析得出连续激光烧蚀碳纤维材料阈值为1.0×104J/cm2，与实验结果相符。同时分析纳秒脉冲激光和飞秒脉冲激光加工碳纤维材料的阈值。主要依靠不同单脉冲能量下烧蚀区域的大小不同，根据烧蚀区域直径拟合推到出碳纤维材料阈值。脉冲宽度为40fs的飞秒脉冲激光烧蚀碳纤维材料阈值为0.50±0.05J/cm2，脉冲宽度为4ns的纳秒脉冲激光烧蚀碳纤维材料阈值为4.1±0.5J/cm2。结果表明短脉冲激光能量利用率高，且加工形貌好。通过对比试验，探究不同参数对碳纤维超硬材料加工效果的影响，找到兼顾加工效率高和形貌质量好的加工参数。主要依靠对碳纤维材料打孔、刻线和加工微结构的结果，对激光重频、扫描次数、扫描速度、不同光源和焦点位移量等参数会对碳纤维材料基本加工的结果分析得出：(a)重频的影响：如果加工精度要求较高，建议使用低重频的激光进行加工；如果精度要求适中，建议使用高重频的激光进行加工，避免资源的浪费。(b)对于扫描次数和扫描速度的影响：在材料表面进行刻线的情况下，可以增加扫描速度，多次扫描，但也需要控制扫描次数，这样既能够在保证刻线深度的情况下，又能得到较好的形貌。(c)不同光源的影响：在刻线性能上，飞秒脉冲激光能够刻蚀更加精细更高质量的形状，纳秒脉冲激光能够获得较大的刻线深度。(d)焦点位移量的影响：对于飞秒激光对碳纤维材料进行刻线的情况，焦点相对位移与单次扫描深度的比值应该在1/4-1/2区间选取，能够得到深度较大的刻线。并且使用飞秒脉冲激光、降低功率和使用短焦距透镜聚焦能得到结构更精细的微结构。根据实验结果，对短脉冲激光与超硬材料的相互作用机制进行分析：飞秒脉冲激光与材料相互作用过程中，利用产生的等离子体去除材料，有利于实现高精度加工；而纳秒脉冲激光依靠热效应，利用能量直接使材料去除。