飞秒激光具有独特的超强与超快特性，其超强特性使我们能以较低的脉冲能量获得极高的峰值光强，诱发固体材料的烧蚀和光敏树脂的双光子吸收，可实现高精度三维加工。飞秒激光微纳加工是飞秒激光研究领域的热点。飞秒激光在介质中的传播及其聚焦的理论研究是飞秒激光微纳加工的理论基础。通过近轴近似法求解了高斯光束的近轴焦点；讨论了自聚焦和等离子体形成对飞秒激光聚焦的影响；最后，在原有显微物镜的基础上通过改变光束尺寸调整显微物镜的有效数值孔径。建立了一套飞秒激光微纳加工系统，对K9玻璃表面和内部的非线性离化机制进行了研究，实现了K9玻璃材料的表面的微米、亚微米双尺度加工和内部任意三维形状的体制造。在表面制备了微型无阀泵阵列、微型混合器阵列和大面积微米—亚微米双尺度光栅结构；在材料内部制备了各种光子器件，如光波导、光栅、光子晶体等。提出了双光子光聚合的理论模型，进行了飞秒激光光聚合所需的激光强度阈值和加工分辨率的理论推导，建立了飞秒激光双光子光聚合微细加工实验系统。在ORMOCER材料内实现了双光子光聚合，突破了衍射极限。采用飞秒激光双光子光聚合法，选择不同的实验参数，制备了多种典型的生物微器件，如微叶轮、微井阵列和微柱阵列。采用飞秒激光双光子光聚合的方法，在液态光敏树脂ORMOCER中成功制得二维正方晶格光子晶体及波导，同时制备了品质较高的三维木堆型光子晶体。最后，运用ImageProPlus5软件对清洗之后的三维木堆光子晶体进行了质量表征和误差分析，为工艺优化和制作高质量的微器件或光子晶体结构提供了直观方便的实验判据。