微光学和集成光学的发展产生了对光学元件向微型化、可集成化发展的要求,这对传统的光学元件制造技术提出了挑战。比如传统的掩膜光刻技术在微光学结构的制造上存在着生产周期长、成本高等问题。而对于具有较高精度的电子／离子束刻蚀来说,复杂的结构可能存在电子／离子束无法到达的盲区(比如中空结构内部),使这种加工技术对复杂结构的加工能力大打折扣。飞秒激光双光子吸收三维微纳加工技术由于其具有的高精度、高灵活性、高效率和对结构复杂度的高容忍性等优势为微光学结构的制造提供了高效的手段。我们利用这一加工手段对多阶菲涅耳波带片和有拉曼散射增强效应的热点等典型的微纳光学结构进行了系统深入的研究。利用飞秒激光微纳加工系统,我们研究了纳米点二聚体上的拉曼散射增强。我们利用时域有限差分法计算预测出了在覆银纳米点二聚体间隙处和结点处的拉曼散射增强,根据计算结果设计出了纳米点二聚体结构,并用飞秒激光微纳加工技术在聚合物中实现了该结构。之后我们分别利用化学镀法和真空蒸发法在聚合物纳米点二聚体上包覆了银层来提高纳米点二聚体的表面粗糙度,因为大表面粗糙度有利于拉曼散射的增强。我们发现化学镀法能能带来更大的表面粗糙度。最后,我们利用腺嘌呤分子作为拉曼探针,观察到了显著增强的拉曼散射信号,从而使单分子拉曼成像成为了可能。此外,根据飞秒激光双光子吸收光致聚合微纳加工技术的特点和要求,我们自行搭建了一套加工系统。利用这套系统,我们研究了二阶、四阶和八阶菲涅耳波带片的无掩膜加工。加工出的菲涅耳波带片在外观形貌上达到了设计要求,在聚焦、成像上都有良好的表现,最为重要的是二阶、四阶和八阶菲涅耳波带片的衍射效率分别达到了35.8%、67%和73.9%,和以往文献报道的同类型元件相比有较大提高。