飞秒激光微加工具有热效应小、精度高和真三维加工能力,在微纳光子器件制造领域具有重要的应用价值。硫系薄膜具有较宽的红外透射谱、较高的三阶非线性系数以及特殊的光敏性,是红外光学器件微型化与集成化的重要载体。飞秒激光诱导透明硫系薄膜改性广泛应用于光流控芯片、微腔元件、三维光波导、三维光子晶体等红外微纳结构与器件的制备领域。其中薄膜折射率等光学特性是影响微光学器件功能特性的关键参数,最终会影响微光学元件的性能,所以准确获取飞秒激光诱导薄膜光学特性改变量并且掌握其与激光参数控制之间的量化关系,实现薄膜材料光学和物理性质的可控变化对于设计和制造高质量的光学元件有着非常重要的意义。针对上述问题本文综合设计了飞秒激光诱导、薄膜参数的测试与表征方案。开发了完备的技术,包括薄膜的透射光谱测试与滤波、薄膜透过率校准以及薄膜折射率的高精度计算。理论上,提出了分段滤波方法用来获取光滑而又准确的透射光谱曲线,开发了多点柯西法和平移匹配法。多点柯西法解决了传统透射光谱法只利用峰谷处波长的折射率来获取全波段折射率导致的精度不高的问题,综合利用了区域逼近法和柯西拟合法精确获取薄膜透射光谱范围内任意波长处的折射率;平移匹配法解决了由于仪器测量误差或者薄膜表面粗糙度引起的散射导致透射光谱获取不准的问题,主要通过将理论厚度值和实验值进行动态匹配来校正透射光谱。结果表明:两种方法优化后的薄膜折射率计算精度均优于0.5%。实验上,本文研究了飞秒激光诱导Ge-Sb-Se薄膜光学特性变化,获得了其与激光参数之间的关系,并利用显微拉曼光谱分析了薄膜改性机理。结果表明:Ge-Sb-Se薄膜在激光诱导后表面粗糙度增加导致的散射使得测试的透射光谱下降。随着激光功率密度的增加,薄膜的折射率和光学带隙减小,吸收系数增大。折射率差和光膨胀都呈指数增长,且两者存在线性关系。我们的研究结果为促进红外微光学器件的发展奠定了基础。