离子注入具有参数高度可控的特点,被广泛应用于光学材料掺杂改性,在制造非线性光学元器件,如光波导,光开关等有独特优势。金属离子注入玻璃材料是其中常见应用,加工中会在玻璃材料约几百纳米深度内产生纳米粒子,这些纳米粒子在光场激发下会产生等离子体共振效应,从而形成特定的光学效应。但是离子注入过程中,由于高速离子对目标材料的撞击作用,会不可避免地产生结构缺陷,这将影响材料的光,电学以及机械性能,在很多应用中,需要材料中的结构均一完整,此时结构缺陷需要被修复。传统的加热退火及纳秒修复存在装置复杂且不具有选择性修复能力的问题,为此我们基于飞秒激光超短脉冲与超高能量密度特点产生的非线性吸收效应,提出利用飞秒激光修复玻璃材料中缺陷的新型加工方法。本文主要包含以下工作:(1)利用SRIM(Stopping and Range of Ions in Matter)软件模拟离子注入过程,包括:a)注入离子和缺陷在材料中的2维分布图像;b)注入离子导致反冲原子的分布情况;c)注入离子能量在材料中的分配。计算结果揭示了离子注入引发的缺陷类型和特征。(2)搭建飞秒激光修复样品缺陷的实验平台。光源为脉宽35fs,中心波长800nm的飞秒激光器。光路中使用多种光电学元器件实现能量的精确控制。样品固定在三维位移台上。位移台可以实现高空间分辨率的运动。对位移台进行了二次编程以满足特定实验要求。(3)进行飞秒激光修复样品缺陷实验。通过一系列表征手段分析了材料的光学性质和衬底结构以及表面形貌,包括通过紫外-可见光分光光度计测量了光吸收谱,通过拉曼共聚焦显微镜测量衬底网络特征,利用原子力显微镜测量材料表面形貌。我们通过一系列实验,显示当能量控制在合适范围内,衬底原子可以得到合适能量,回到原位修复缺陷,且不发生烧蚀。该新方法中,材料不发生熔融和烧蚀过程,也无需激光与离子束共同照射,具有高空间分辨,高效性和便利性,在非线性光学元器件的制造中有良好的应用前景。