飞秒激光双光子微细加工是利用强聚焦飞秒激光诱导材料发生显著的双光子激发,进而实现复杂三维结构的微纳米加工.作为一种新兴微细加工技术,飞秒激光双光子微细加工技术以其特有的真正三维加工能力,亚微米级的分辨率等特点,正逐渐引起国内外微细加工领域的重视.该文基于高水平大学建设重点科研项目和国家自然科学基金项目(No.50275140)资助,研制了一套飞秒双光子三维微细加工实验系统,对双光子加工原理,进行了较为深入的研究,并取得了一系列实验结果.该文的主要成果如下:1.自行设计搭建了一整套飞秒双光子三维微细加工系统.其中包括作为光源的钛宝石飞秒激光系统,用来控制曝光量的光路开关,实时监控系统,和实现系统协调工作的控制软件.2.在对材料的非线性效应、双光子激发形式、双光子吸收截面、双光子激发速率等方面进行了深入研究的基础上,分别从激发光强和自由基浓度两个方面对系统进行了分辨率的理论建模.并作了相关的实验验证.3.在完成了相应的工艺实验得到最优的工艺参数的基础上,对于不同材料进行了三维微细加工试验,得到一系列三维微结构,采用大粘滞系数的负性光刻胶S-3我们成功的加工出齿轮轴微系统和光子晶体.这些实验结果充分显示了飞秒激光双光子的三维加工能力.