飞秒激光诱发双光子聚合是一种重要的微纳米加工手段,它被广泛应用于加工光学器件、生物传感器件和微流体器件等微纳米功能器件中。但是传统飞秒激光加工是基于单点逐点扫描加工,这种加工方法效率很低,难以广泛应用与实际生产中。为了提高加工效率,并行扫描加工方法被应用于加工阵列结构中,但这种多焦点并行扫描加工的方法只能加工阵列结构,并且对效率提升有限,尤其是在加工大尺度微纳米器件时,加工所消耗的时间依然过长。无掩膜图形化加工是一种可以有效提高飞秒激光双光子聚合效率的方法,为了实现无掩膜图形化加工,对光场的图形化是至关重要的步骤,本文基于空间光调制器对焦平面光场进行调制,实现无掩膜图形化加工。本文首先研究了空间光调制技术,介绍了相位型和振幅型空间光调制器,并针对相位型空间光调制器的调制原理采用琼斯矩阵法进行分析,然后介绍了多种计算全息算法,并基于实验的实际要求对算法做出了改进,为进一步实现图形化光场打下了基础。本文基于对结构光场的研究,提出一种快速加工管道结构的方法,该方法的核心是一种全新设计的环形菲涅尔透镜,这种透镜可以将平行入射光聚焦为均一的环形焦斑,并且焦斑的半径可以灵活变化,通过改变环形菲涅尔波带片的参数,我们甚至可以得到四边形、六边形和八边形的空心焦斑,实现100%填充率细胞支架的快速加工。为了实现任意结构的快速加工,我们对计算全息算法进行了改进。当采用传统计算全息算法生成图形化光场时,光场中存在大量斑点噪声,这些噪声会导致加工结构质量下降。我们提出一种多次曝光的方法,利用斑点噪声随机分布的特点,通过叠加多张全息图将斑点噪声平均化低于双光子加工的曝光阈值。通过这种多次曝光法,我们可以在数百毫秒内得到一个微米尺度的高质量微纳米结构。采用这种方法加工出的达曼光栅具有良好的光学性能,并且相对于传统逐点扫描加工方法可以节约95%的加工时间。但是,我们对于这个加工效率依然不满足,为了实现更高效率的加工,我们采用能量密度更高的放大级激光器作为光源,并且针对放大级激光器的性质,优化了一种新型计算全息算法,实现了任意微纳米结构的快速加工,每个结构的加工时间约为5毫秒,在如此快的加工效率下,加工至厘米尺度所需时间也不过10分钟,这已经与传统紫外光刻的加工时间相近,但却具有更高的灵活性、更高的分辨率并且无需掩膜。基于这种快速加工方法,我们在厘米级别的管道内集成了微捕获结构,实现微粒的捕获功能。加工出的微流体器件在测试中展示出极佳的性能,也证明了这种方法在快速加工微流体功能器件中的应用价值。