近年来，利用飞秒激光在金属和半导体等材料表面诱导形成周期性微纳结构的研究受到越来越多研究人员的关注，并且它已在机械、电子、光学、能源、化学催化和生物医疗等方面得到了广泛应用。截至目前，在大多数的相关研究中飞秒激光均是采用单脉冲扫描照射方式，获得的表面结构也多为一维亚波长甚至纳米量级的周期性条纹图案。然而，如何利用双脉冲飞秒激光与材料作用过程中的相互瞬态关联特性来探索制备新型多级微纳结构，对于深入探索表面微纳结构的物理机制和满足实际应用需求等具有重要意义。　　本论文主要应用时间延时和不同偏振态的双脉冲飞秒激光在金属铜上诱导产生了周期性亚波长条纹和纳米颗粒规整分布相结合的新型表面结构。通过一系列实验，分析研究了条纹表面和沟槽内周期性分布纳米颗粒的形貌特征随激光参数的变化规律，并对形成物理机制给出了比较合理的解释，实验结果与理论预测一致。主要内容和结果概括如下:　　1.实验确定了金属铜表面产生这种周期性纳米颗粒所需的“窗口”工作条件，发现了线偏光时间延后圆偏光照射时形成的效果更好;　　2.研究发现了周期性纳米颗粒的形成与金属晶向几乎无关，但颗粒的直径、空间周期和条纹占空比等随着入射光功率和两束光之间的时间延迟发生变化。　　3.基于实验数据分析，我们在理论上认为纳米颗粒的产生与金属受热熔化过程中瞬态液膜产生及其瑞利不稳定性有关，并根据该解释成功预测了双束线偏光作用的实验结果。　　总之，本论文首次实验发现了双脉冲飞秒激光作用下金属表面形成亚波长条纹及其表面覆盖有周期性纳米颗粒分布的多级微纳结构，获得了制备大面积纳米颗粒周期分布的较优实验条件，为材料表面新型微纳结构制备及其未来相关器件设计提供了新方法，同时也为深刻认识飞秒激光与金属作用的瞬态物理特性提供了新思路。