单晶金刚石性能优异，却是典型的难加工材料，严重制约了相关基础及应用研究进展。近年来，脉冲激光加工已逐渐推广用于单晶金刚石的切割、抛光及微纳结构加工，但在加工过程中易出现石墨化、位错生成等问题，进而影响量子等功能特性，相关影响机理尚不明确，加工工艺有待优化。针对上述问题，本研究构建了脉冲激光加工金刚石的宏观、微观过程仿真模型，得出了激光加工过程中关键物理场的变化规律以及应力波传播、位错扩展的规律；将激光加工与材料性能表征实验相结合，系统研究了脉冲激光加工参数对单晶金刚石核心性能评价指标的影响规律，据此完成了加工工艺参数的优化。

1. 构建可准确描述脉冲激光加工单晶金刚石的过程中关键物理场分布规律的有限元仿真模型，完成典型工况下的仿真分析。

2. 分析脉冲激光加工单晶金刚石过程中的特定物理效应，构建可准确描述其微观过程的分子动力学计算模型，完成典型工况下的理论计算与分析。

3. 完成脉冲激光加工前后单晶金刚石的性能表征，分析处理工艺对其性能的影响规律及机理。

4. 初步完成量子级单晶金刚石脉冲激光加工工艺优化。

1. 采用有限元仿真软件COMSOL构建了脉冲激光加工金刚石的宏观过程仿真模型。研究了典型工况下激光加工工艺参数对关键物理场的影响规律，结合半无限大物体一维非稳态导热模型推导得出对应的解析解模型；深入分析了热模型与双温度模型在计算飞秒激光与物质相互作用时的差异。

2. 采用分子动力学计算软件Lammps构建了脉冲激光加工金刚石的微观过程计算模型，深入探讨了应力波及残余应力对位错的影响；对比讨论了宏观仿真与微观计算的主要异同。

3. 将激光加工与材料性能表征实验相结合，系统研究了脉冲激光加工参数对单晶金刚石核心性能评价指标的影响规律，据此完成了加工工艺参数的优化，并实现了从(1 0 0)到(1 1 1)晶面的高精度激光切割加工。