飞秒激光作为一种极具潜力的工具,有望成为前沿科学和先进智能制造技术发展的强大引擎和支撑。飞秒激光极高瞬时峰值功率和极短脉冲宽度的特点,使其可以积极应对特种材料表面和内部特殊结构的精密制造,进而获得材料或结构的特别功能。然而,飞秒激光高质高效加工的技术障碍仍有待解决,一方面,飞秒激光高分辨率与加工效率之间相互制约,使飞秒激光难以实现大规模或宏观尺度结构制造;另一方面,激光器输出功率高,能量利用率不足,高重复频率脉冲激光还会造成过烧蚀和热影响等缺陷。以上问题严重制约着飞秒激光在微纳制造领域的技术创新和应用拓展。因此,开发高质量高效率多焦点并行微纳加工技术,在保持高加工分辨率的同时提高加工效率,是突破飞秒激光发展瓶颈的关键课题。针对上述课题,本文开展了分数阶傅里叶全息飞秒激光并行微加工理论与实验研究,将分数阶傅里叶变换引入激光加工领域,以此克服传统傅里叶变换全息的局限,为飞秒激光高效微加工的技术实现开辟了一条新的途径。基于空间光调制器搭建了全息飞秒激光微加工实验平台,构建了分数阶全息飞秒激光并行微加工技术理论模型;揭示了分数阶傅里叶全息飞秒激光并行微加工机制和加工特性;建立了高灵活性、高质量、高效率和高一致性的全息飞秒激光二维/三维微结构并行微加工技术基础。论文研究成果及重要结论如下:（1）基于标量衍射理论分析了空间光场调制的基本原理,研究了分数阶傅里叶变换的光学实现,分析了透镜光学系统的相位调制和傅里叶变换性质,揭示了分数阶傅里叶变换数值计算对应的光场传播过程,确定了衍射距离和变换阶次的对应关系,建立了适用于飞秒激光微加工的分数阶傅里叶全息迭代算法,并成功将分数阶傅里叶变换全息图用于飞秒激光微加工技术领域。（2）基于分数阶傅里叶变换完整描述衍射过程的优势,开展了分数阶傅里叶全息飞秒激光微加工系统理论与实验研究,比较了比值和差值形式加权函数在计算全息重建算法中的性能表现,揭示了加权约束在分数阶傅里叶全息迭代算法中的影响规律,优化了分数阶全息图生成算法的稳定性;搭建了全息飞秒激光并行微加工系统实验平台,揭示了分数阶傅里叶全息飞秒激光加工机制和加工特性,并通过调整变换阶次的方式,消除了零级光对加工目标的串扰;探明了加工设计位置与并行加工结构间距的缩放关系,提高了设计目标与全息激光加工的一致性。（3）以导光板具有散射性能的微结构为研究对象,开展了分数阶傅里叶全息飞秒激光微结构整形加工方法与技术研究,讨论了基于平顶光束和多光束激光高效加工微结构的技术方法,揭示了迭代算法中输入平面高斯分布振幅和二次函数初始相位对光束整形质量的影响规律;通过成像实验证明了数值模拟和实际入射光束尺寸一致时,可以获得高质量的光束整形结果;优化后的分数阶傅里叶全息迭代算法,在特定形状结构和非对称微结构阵列的加工中均表现出较高一致性。（4）以三维微结构阵列作为加工目标和研究对象,开展了分数阶傅里叶全息飞秒激光三维并行微加工方法与技术研究。针对分数阶傅里叶全息飞秒激光动态分层三维加工技术方法,研究了透镜光学系统中重建图案位置与聚焦加工位置的关系,优化了分层结构的加工层间距;开发了一种分数阶傅里叶全息飞秒激光真三维并行微加工方法,验证了分数阶全息激光三维加工技术的正确性和可行性,分析了分数阶傅里叶三维全息迭代算法的性能表现和稳定性,提升了单次曝光的三维分数全息飞秒激光并行加工的均匀性;通过独立控制多焦点位置和强度的方法,实现了快速高效的非均匀三维微结构并行加工。（5）以光学元件和半导体技术中常用的玻璃材料为主要目标和研究对象,开展了分数阶傅里叶全息超快激光并行微加工技术应用与实验研究,分别进行了材料内部三维光栅制备和ITO薄膜表面图案化技术研究;探索了激光轴向多焦点的隐形切割技术,验证了分数阶傅里叶全息多焦点激光隐形切割的高质高效表现。飞秒激光并行微加工技术具有高效率和高能量利用率的优势,分数阶傅里叶变换的引入提升了全息飞秒激光加工的灵活性,是一个大有可为的研究方向。未来在事关国家安全和发展全局的基础核心领域,飞秒激光并行微加工技术可以瞄准航空航天、集成电路、精密仪器、信息处理和生物医学等尖端制造前沿领域,服务具有前瞻性、战略性的国家重大科技研究创新。