玻璃陶瓷是一种通过玻璃结晶过程制备的新型复合材料，包含玻璃相和微晶相。这种独特的结构将玻璃的光学透明性与多晶陶瓷的机械强度相结合，同时具备出色的热稳定性（某些成分下的热膨胀系数接近零）、抗化学腐蚀性以及通过定制的晶相工程可调的物理化学性质[[1], [2], [3]]。与传统玻璃相比，玻璃陶瓷具有显著增强的机械强度、更优的抗热震性以及出色的耐磨性，使其能够很好地抵抗机械冲击。与陶瓷材料不同，它们保持了极高的透明度，可以通过铸造和压制等玻璃成形工艺灵活制造复杂的几何形状，并且缺陷密度更低、均匀性更高。这些特性使得玻璃陶瓷成为高精度光学（如天文望远镜镜面、激光陀螺腔体）、极端环境工程（如高温航空航天部件）、精密制造和消费电子等领域不可或缺的材料[[4], [5], [6]]。因此，在需要同时具备高机械性能和光学性能的恶劣环境中，玻璃陶瓷尤为关键。
在玻璃陶瓷的应用中，高质量的材料连接是一个重要的挑战。传统的粘合、钎焊等技术由于存在化学元素污染、易老化以及热机械性能匹配困难等问题，不适合用于玻璃-陶瓷器件的高质量焊接。虽然光学接触键合可以实现玻璃-陶瓷组件的焊接而不引入外来元素，但其缺点包括较低的键合强度、对样品表面质量的极高要求、高昂的处理成本以及低效率。因此，探索先进的焊接工艺具有重要的应用价值。
超快激光技术的发展使得可以直接对聚合物、玻璃和晶体等透明材料进行空间选择性焊接[[7], [8], [9], [10], [11], [12]]。利用激光照射的高峰值强度和短时间尺度，聚焦的超快激光可以在样品界面引发非线性能量沉积，产生局部高温高压条件，从而促进直接的界面熔合。最新研究表明，这种技术能够满足对高强度、高精度和无污染的微焊接和密封的要求[13,14]。值得注意的是，即使对于在可见光范围内不透明的半导体[15,16]，也可以使用长波长超快激光实现高质量微焊接[17,18]。现有研究还表明，这种方法可以显著放宽对表面质量的要求，在相对宽松的表面准备和夹持条件下，实现剪切强度超过数十兆帕的焊接[[19], [20], [21], [22], [23]]。然而，超快激光焊接的质量受到多种因素的影响，包括激光的时空参数、材料属性和表面条件。系统研究这些耦合参数对于实现稳定、高质量的焊接至关重要。在这方面，超快激光焊接中引入了空间光束整形技术，以调节高重复频率下的激光焦场和热积累效应[24,25]，从而显著改善了聚焦条件的放松、能量沉积的均匀性以及气蚀损伤的抑制。此外，时间光束整形技术还被用于生成超快激光焊接中的调制脉冲序列[[26], [27], [28], [29]]，显著提高了键合强度和对熔池体积的控制能力。
考虑到脉冲间隔时间对能量沉积和材料热机械松弛行为的重要影响，本研究重点探讨了使用脉冲间隔为纳秒级的脉冲模式超快激光对玻璃陶瓷进行微焊接。我们讨论了脉冲能量、脉冲宽度以及扫描速度（决定激光脉冲的线性密度）对键合强度和焊接缺陷的影响。通过优化激光参数，进一步探索了通过定制焊接几何形状实现玻璃-陶瓷光学腔体高强度直接密封的过程。这项工作为航空航天和精密光学应用中高效、高质量、低成本地制造和封装玻璃-陶瓷组件奠定了基础。
