近年来，利用飞秒激光在各种材料（包括金属、半导体、电介质）表面诱导周期接近于激光波长的表面周期性结构(LIPSSs)引起了人们广泛的研究。这种由飞秒激光在材料表面诱导的周期结构在防伪、颜色显示、装饰、加密、光栅制备、光存储等方面有着巨大的应用前景。例如已经有研究小组成功地利用LIPSSs来实现颜色标记和颜色显示的应用。最近，相继有一些研究小组报道了利用飞秒激光在材料表面诱导出周期远小于激光波长的表面周期结构。通常我们把周期接近于激光波长的LIPSSs称为低空间频率的LIPSSs(LSFLs)，而把周期远小于激光波长的LIPSSs称为高空间频率的LIPSSs(HSFLs)。对于这两种类型的LIPSSs我们都进行了一定的研究工作。　　 本文的主要研究内容和研究成果包括以下两个方面:　　 1.利用LSFLs实现不同图案选择性的显示，同时呈现鲜艳的结构色的研究:　　 我们利用飞秒激光在不锈钢(301L)薄片上诱导出周期为亚波长的波纹结构。通过优化激光脉冲的辐照功率密度和光束的扫描速度，我们得到了幅度为150nm左右的均匀波纹结构。当我们用白光照射被加工过的区域表面时可以呈现鲜艳的结构色。这说明这些波纹结构相当于一个有效的表面衍射光栅。波纹方向高度依赖于激光偏振方向的这个特性给我们提供了一个可以在金属表面不同区域诱导不同方向的波纹的可能性，这样当用白光从不同的方向照射这些区域时，表面不同的图案（这里的不同图案不存在空间重叠）可以选择性的显示，同时呈现鲜艳的结构色。更有趣的是，我们证明了通过在同一宏观区域内诱导不同方向的波纹的可能性，通过这种方式，存在空间重叠的不同图案可以选择性的显示，同时呈现鲜艳的结构色。　　 2.飞秒激光诱导金属表面高空间频率周期结构的研究:　　 我们通过实验和数值模拟研究了利用飞秒激光在金属表面诱导高空间频率周期结构的现象。我们认为飞秒激光脉冲与金属相互作用下，最初一些脉冲在金属表面形成的低空间频率的周期结构所引起的金属表面电场强度的再分布对后来高空间频率的周期结构的形成起着关键作用。随着波纹凹槽深度增加到一定的临界值时，原来集中在凹槽区域的场强开始逐渐转移到每两个凹槽之间的脊上，导致后续飞秒激光脉冲对脊形成新的烧蚀从而形成次凹槽结构，随着激光脉冲的继续作用，最终导致高空间频率周期结构的形成。我们提出的这个金属表面高空间频率周期结构的形成过程是建立在基于有限源时域差分技术上的数值模拟以及在不锈钢和金属镍上得到的实验结果的基础之上的。　　 本论文的研究成果对利用材料表面低空间频率周期结构去实现表面图案选择性的彩色显示的研究以及金属表面高空间频率周期结构的制备和应用有一定的参考价值。