微纳光学器件具有优异的光学成像和光束整形能力，能够大幅度简化光路结构，降低系统重量和尺寸，在航天、航空和激光技术等领域都有紧迫需求。然而，由于尺寸小，无法利用金刚石车床数控铣磨等技术进行加工，如何制备高性能微纳光学器件已经成为一个国际难题。我们提出使用飞秒激光微纳加工技术对这一难题进行挑战。具体以非球面微透镜及阵列的制造为突破口，提出了光场裁剪新理念，通过了超衍射限造型、相位掩模、多场相干、诱导波自相干等一系列微纳制造新技术，实现了多种材料的高精度改性、去除和成型；通过对飞秒激光微纳加工的极限分辨率问题进行深入探索，实现了小于20nm分辨率的高精度加工。基于上述新方法与新技术，实现了以微透镜阵列为代表的系列高性能微光学元件。具体包括微透镜、波带片、非球面折射透镜、仿生复眼、可调谐透镜等。