集成光学是将大量光学元件集成与一块衬底上,经过集成能够大大的减小光电子系统的体积,使原先体积巨大的系统可以被缩小在几个平方厘米的尺寸范围内。除了小型化这个优点之外,与传统的集成电路等相比,集成光路还具备高性能,结构稳定等许多优点,拥有非常广阔的发展前景。作为很多光子学器件的基本元件,光波导是集成光路的十分重要的组成元素,它的作用原理与光纤类似,运用的是光学中的全反射原理,由材料中折射率较低区域围绕折射率较高的区域组成。光波导能够将光集中在极小的区域内传播,狭小的空间使得波导腔内光密度很高,材料本身某些光学特性因此得到了加强。本论文中所使用的飞秒激光直写法是制备优良性能光波导的有效方法,经过将飞秒激光脉冲聚焦到透明晶体、陶瓷或者玻璃中的方式,可以在飞秒激光辐照处可诱导材料折射率发生变化,通过不断改变实验参数,可以制备传播损耗低性能优异的光波导。在飞秒激光辐照区域,材料的折射率的变化可能是正的,也可能是负的,这取决于材料的性质以及应用的飞秒激光系统的参数还有当时的实验条件等。一般来说,以折射率变化为标准可大体把改性分为两类,在飞秒激光辐照区引起折射率正变化（增大）的我们称之为Ⅰ类改性,飞秒激光辐照区折射率负变化（减小）的称之为Ⅱ类改性。Ⅰ类改性波导折射率发生轻微变化,其核心导光区域是飞秒激光直接辐照区域。Ⅰ类波导制造过程直接简单,但是具有热不稳定性,有些材料的Ⅰ类波导经过加热,导光效果及其它性能会减退甚至消失。常见的能写出Ⅰ类波导的材料有铌酸锂（LiNbO3）、硒化锌（ZnSe）、钕掺杂三硼酸氧钙钇（Nd:YCa4O（BO3）3）等。Ⅱ类波导种类很多,Ⅱ类波导的制备过程中体材料通常伴随着不可逆的晶格损伤。由于应力场的效应,Ⅱ类波导的核心区域在飞秒激光辐照区周围,例如双线型Ⅱ类波导那波导核心区域在双线之间,圆形包层型波导的波导核心区域在飞秒激光辐照痕迹形成的包层中间。这使得在波导中心区域体材料的性质得以很好的保存,折射率的变化更容易控制。相比于Ⅰ类波导而言,Ⅱ类波导热稳定性更好。能够用来制备Ⅱ类波导的晶体有很多,例如钕掺杂钇铝石榴石晶体（Nd:YAG）与陶瓷、铌酸锂晶体（LiNbO3）、钕掺杂钆镓石榴石晶体（Nd:GGG）等。飞秒激光辐照在Nd:YAG晶体内诱导折射率降低的Ⅱ类改性已经被许多研究者研究报道过,但在Nd:YAG晶体内诱导折射率发生正变化的Ⅰ类改性却没有被报道过。本文的第一个部分使用高重频1030nm波长飞秒激光制备了 Nd:YAG Ⅰ类光波导。随后经过端面耦合实验表征了波导的导光性能,实验结果展示出该Ⅰ类波导几乎没有偏振依赖性,在TM偏振方向导光效果比TE偏振方向略好。最后通过微荧光光谱技术和微拉曼光谱技术对改性区域的变化进行了表征,实验结果证明了在飞秒激光辐照诱导的改性区域内有折射率升高迹象,并且在波导区域荧光功能得到了很好的保存。第二部分是探究Nd:YAG Ⅱ类波导制备的最优实验条件及Ⅱ类波导的特性表征,实验发现Nd:YAG Ⅱ类波导有着很强的偏振敏感性,其对TM偏振光导光效果很好,插入损耗可以低至1.27dB,对TE偏振光几乎不导光。本文的第三个部分讲述了飞秒激光直写技术与磷酸腐蚀技术相结合制备Nd:YAG光子晶体结构,实验结果表明磷酸可以很好的腐蚀晶体激光辐照区,形成中空通道。