飞秒激光具有极短的脉冲宽度,使得聚焦后的飞秒激光脉冲峰值功率密度足够高,与材料作用产生非线性吸收,可以在透明介质表面或内部实现超越衍射极限的三维加工。近年来,飞秒激光直写技术迅速发展,它可以在透明介质表面和内部制备出各种微光学元件,很大程度上促进了集成光学的发展。本文研究了飞秒激光直写透明介质的超精细微加工工艺,分析了飞秒激光与透明介质相互作用的过程。本文主要内容包括以下两个部分:一、研究使用500k Hz重复频率的飞秒激光器作为加工光源,利用飞秒激光直写技术,分别通过线扫描和光栅扫描的方式诱导钠钙硅酸盐玻璃表面改性。分析了飞秒激光加工参数对改性区表面形貌的影响,在合适的加工参数下,可诱导出高空间频率周期性表面波纹微结构。通过光栅扫描的方式制备表面相位光栅,不仅制备了由激光改性区和未改性区构成的光栅,还制备了由纳米团簇和波纹结构构成的光栅,并分析了其动力学过程。通过验证不同参数下制备的表面相位光栅的衍射特性,发现扫描线间距影响纳米团簇和底部波纹结构之间的高低形貌,从而使得光栅的有效折射率差发生很大改变,对光栅的衍射效率有很大影响。除光栅的光学特性外,用太赫兹时域光谱仪测试了太赫兹波在经过光栅样品后透过率的变化,讨论样品的光栅周期对于太赫兹波偏振调制性能的影响。二、研究对于500k Hz重复频率的飞秒激光器,不同激光参数对透明介质表面以及内部诱导选择性化学腐蚀工艺的影响。首先讨论了单脉冲能量对钠钙硅酸盐玻璃表面腐蚀形貌的影响,分析激光改性区选择性化学腐蚀后的线宽、深度与单脉冲能量的关系,讨论腐蚀后样品表面形貌随脉冲能量的变化,为在材料表面制造出光滑的微通道提供参考数据。然后讨论了激光偏振态、单脉冲能量及扫描速度这些加工参数对熔石英内部改性区选择性化学腐蚀速率的影响。测量飞秒激光改性区的偏光显微照片和腐蚀后刻蚀通道的长度,分析诱导选择性化学腐蚀的成因。对于500k Hz的飞秒激光器来说,研究影响腐蚀速率的主要因素,从而有效提高整个飞秒激光诱导选择性化学腐蚀工艺的工艺效率。