物体或者材料的性能和其尺寸存在着很大的关联性,微纳米结构、材料、器件的各种各样的物理、化学性能和宏观物体呈现出巨大的差异。若想借助微纳米结构、材料、器件来实现新的效应、技术的应用就必须对材料的生长和加工的精确程度严格控制。同时,在寻找微纳尺度材料特性的变化规律,器件的功能和可能存在的应用课题中,相应的微纳加工技术手段更是不可或缺。在本文中,我们介绍了目前微纳制造采用的常用技术,各种技术的工艺流程特点,加工的特征尺寸及常见结构等等。讨论了它们的加工的特点及常见应用,未来发展和应用的前景。在众多的微纳加工技术手段中,光刻技术已成为一种普遍的制造微纳结构和器件的方法之一。其中,紫外光刻加工技术,由于其生产成本低廉、工艺流程成熟等特点,在工业生产中被广泛应用。紫外光刻技术中,做好预设计图形结构的相对完整生产是该技术的核心。众多的工艺环节之中,光刻胶的匀胶工艺和显影工艺对生产的影响巨大。我们在文章中讨论了紫外光刻实验中一种光刻胶的匀胶工艺对生产光栅的影响。通过优化工艺参数,得到了该光刻胶相对稳定、优良的实验参数,对该种光刻胶在实验、生产使用中具有一定指导意义。此外,我们在文章中完整介绍了生产一种波导光栅的实验流程及实验工艺。微纳尺度的光栅和波导光栅的光传输特性作为光物理领域内的一个基本研究问题引起了人们长期的关注。利用光栅和波导光栅的特性构建的器件和系统已经实现了很多特殊的功能,例如,滤波、通信、谐振腔、超分辨、探测、传感等等。然而,对微纳尺度的光栅、波导光栅的研究及应用尚有很多值得更深挖掘的问题。本文中,我们借助一种特殊的光栅结构-复合波导光栅的导模共振效应,并把该效应用于生物传感的实现。改变复合波导光栅结构的填充因子,可以实现生物传感器品质因数的调制。为了进一步提升该结构作为生物传感器在灵敏度表现力,我们提出了一种波矢量调制的方法,结果证实,该方法对灵敏度的提升具有巨大帮助。同时,我们也讨论了光栅常数对灵敏度的影响。结合中红外光波段的特性,大多生物溶液的吸收波段在中红外波段的事实,借助实验室的微纳加工技术条件,我们从实验上把复合波导光栅运用于中红外波段生物传感,并完成了测试。从防紫外线太阳镜到手机贴膜,从透明导电薄膜到柔性可穿戴电子产品,特征功能的光学薄膜作为另外一种微纳材料在科学研究和人类的日常生活中起到的作用也越来越显著。其中,如何提升薄膜的多角度散射效率也一直是科研工作者关注的一个课题。本文中,我们制备了由四种不同微观结构组成的二氧化钛反射涂层,实验表征了四种涂层的漫反射效率。结果证明,微观结构对涂层额漫反射效率影响巨大,多介孔结构二氧化钛纳米球涂层的漫反射效率相对其它三种结构的二氧化钛涂层有一定的提升。该实验结果对后续漫反射器件的设计具有一定指导意义。为了分析它们差异化的原因,我们利用有限时域差分的理论方法理论分析了不同结构的物理散射机制,解释了产生差异的原因。同时,我们还实验表征了不同偏振、角度的入射光多介孔二氧化钛纳米球反射涂层的反射效率的影响。本文主要集中在下面几个方面,在波导光栅中,基于有效调控波导光栅的导模共振的理论研究基础,探寻其生物传感器的应用前景,并期待该器件在传感灵敏度上有更好的表现力;采用一系列的微纳加工技术手段,实验制备波导光栅结构用作生物传感的实现。不同的二氧化钛的微纳结构薄膜表现出的多角度散射效率的不同,为我们设计超高漫反射效率的薄膜器件提供了新的思路和依据,我们设计和制备了二氧化钛微观介孔球结构薄膜作为一种漫反射器件,并探讨了其潜在的应用价值。本论文在第一章会介绍一些现有的微纳加工技术的特点及其在加工纳米材料、器件、系统时的工艺流程或常见方法。在第二章中,我们从理论上研究了如何有效的调控波导光栅结构的导模共振,基于研究结果我们验证了其在提升生物传感灵敏度上的可行性。在第三章中我们集中研究微纳波导光栅结构的微纳加工方法和加工工艺,最后实验验证其传感功能。其中会着重介绍紫外光刻技术和离子束刻蚀技术。在文章的第四章,我们会介绍一种二氧化钛纳米复合涂层的漫反射和微结构特性并探讨其应用前景。