本论文主要对飞秒激光加工微光学元件进行了研究.建立了两套飞秒激光直写系统并利用所建系统加工微光学元件.两套系统分别是飞秒倍频激光直写系统和飞秒激光直写系统.本研究主要取得以下方面的进展:1.首次在实验上设计和建成了一套飞秒激光倍频光直写系统.我们首次利用低功率飞秒激光倍频光与光刻胶发生作用进行微光学元件加工.以Ti:sapphire飞秒激光振荡器作光源,倍频光的获得通过相位匹配角为29.6°的BBO倍频晶体;采用倒装望远会聚系统与聚焦系统相结合的光学系统;利用LabVIEW语言编写了各种光栅程序控制二维移动平台.利用所建的飞秒激光倍频光直写系统,在实验上获得了周期为62μm,线宽为4μm的光栅.同时,我们采用重叠写入的方式加工得到周期为248μm,线宽为95μm的光栅.对于实验结果的分析,采用了光学显微镜、台阶仪等实验手段进行检测和测量.从实验结果看出,飞秒激光倍频光直写系统提供了一种加工微光学元件的新方法,而且加工得到了很好的加工质量,实现了锐利清晰的光刻图案的边界,便于提高微光学器件的加工精度.2.建立了一套飞秒激光直写系统.利用低功率飞秒激光直接烧蚀加工光刻胶掩模板,再通过光刻技术制作微光学元件.光敏材料光刻胶的感光范围在紫外区域,而飞秒激光之所以能对光刻胶产生作用,除了飞秒激光的热效应导致的烧蚀作用外,还可能包括飞秒激光诱导光刻胶发生的双光子吸收机制.实验上得到了线宽5.5微米,周期为23μm的光栅.以重叠写入的方式获得线宽为18μm光栅周期为36μm的光栅.此外,实验比较了采用数值孔径分别为0.1、0.25、0.65的显微物镜对飞秒激光束进行聚焦,比较分析加工得到的光刻胶表面浮雕的差异,发现飞秒激光与光刻胶的相互作用符合阈值模型,并且在激光功率密度较低的情况下诱发双光子吸收现象.