飞秒激光加工具有精度高、无污染、材料适用性广、热效应小等特点，在加工微光学元件方面有着独特的优势。通过对飞秒激光进行时间和空间整形，调控电子动态及其后续的电子-声子作用过程，能够有效提高加工精度和加工效率，解决微光学元件在实际加工中的质量和成本问题。本文以微透镜、光栅和波带片为例，综述了常见微光学元件的飞秒激光加工现状，介绍了时空整形飞秒激光调控电子动态的基本原理，总结了飞秒激光进行时空整形的主要实现途径，展示了这些方法在加工微光学元件上的典型应用和研究进展，最后分析讨论了时空整形飞秒激光用于加工微光学元件所面临的挑战和今后的研究重点。

设计了一种用于产生多轴非对称结构光束的新型多轴非对称指数型锥器件,器件由非对称结构和多轴结构复合而成。利用理论计算、数值模拟和实验测量方法,验证了多轴非对称结构光束在传播过程中会产生多个焦点并且具有独特的能流特性。利用这一特性设计并开展了利用聚焦多轴非对称结构光束操控聚苯乙烯荧光微球的实验,结果表明,多轴非对称结构光束使得聚苯乙烯微球在被捕获过程中表现出“加速-减速-再加速”的运动规律,与模拟计算结果一致。多轴非对称指数型锥器件及其产生的多轴非对称结构光束在药物传输、微粒筛选等领域中有着重要的应用价值。

介绍了一种基于计算全息的非对称多台阶衍射光学元件印模制备方法，研究了相位型计算全息的工作原理和设计方法，建立了相应的光学系统和衍射光波模型，设计了求取相位型印模微结构的算法流程。在理论分析的基础上，以叠心图案为例，利用MATLAB分别仿真了2台阶、4台阶、8台阶、16台阶衍射光学元件的相位信息以及表面微结构形貌，并对比了其再现图像的质量，发现台阶数越多，再现图像的质量越好。获得印模空间高度数据以及表面结构分布后，利用单点金刚石车削技术，采用快刀加工方式，分别加工了元件尺寸为6 mm×6 mm，最小特征尺寸为30 um的2台阶和4台阶印模，并获得了实际加工的台阶轮廓曲线以及表面结构轮廓。最后采用紫外固化纳米压印技术实现了4台阶印模的复制过程，并对复制样品进行了图像再现，结果表明该方法能用于非对称低台阶数衍射光学元件印模的制备。

为了解决飞秒激光加工硬质材料所带来的表面质量差的问题, 提出了离子束刻蚀与飞秒激光复合加工技术.利用飞秒激光加工技术在碳化硅表面制备微纳结构图形, 然后通过离子束刻蚀技术对碳化硅微纳结构进行刻蚀, 以调控结构的线宽和深度, 使结构表面粗糙度由约106 nm降低到11.8 nm.研究表明, 利用该技术制备的碳化硅菲涅尔波带片展现出良好的聚焦和成像效果.

紫外激光以其波长短、加工精度高、冷加工等特性，在微细制造中具有独特优势，能够有效提高制造品质。近年来，随着现代电子产业的快速发展，其对生产制造的要求不断提高，紫外激光的应用和发展也受到人们的广泛关注。紫外激光在微加工过程中对材料尺寸形状要求小，加工过程灵活可变，产生的热影响区小，能够实现精密复杂结构的加工。本文介绍了紫外激光器的发展过程，并对目前主要用于微加工的两类紫外激光器：准分子激光器和全固态激光器的工作原理和技术特点进行了简要的概述。重点讨论紫外激光在半导体、光学元件和聚合物等领域的技术发展和应用现状，并进一步对未来研究方向进行预测和展望。

近年来, 微光学元件的制备与应用受到人们的广泛关注。微光学元件体积小、重量轻及制造成本低, 并且易于与微机电系统相集成, 能够实现普通光学元件难以实现的功能, 在光纤通信、信息处理、航空航天、生物医学、激光技术、光计算等领域, 突显出重要的应用价值。飞秒激光因其超短的脉冲宽度和超高的瞬时功率, 能够实现超高精度的微纳加工, 轻松突破衍射极限。飞秒激光加工技术对材料没有选择性, 加工过程也非常灵活, 可以进行任意复杂结构的加工, 丰富了微光学元件的制备种类。飞秒激光还能在现有结构或系统上进行集成加工, 极大扩展了微光学元件的应用。简要概述了微光学元件的优点及一些常用的制备方法, 同时对飞秒激光加工技术进行了简单概括, 对近年来飞秒激光制备各种微光学元件的实验和应用研究进行了综述, 最后对微光学元件未来的研究方向进行了预测和展望。

用Spearman相关度分析法研究了3环带纯相位光瞳滤波器的加工质量与超分辨性能之间的显著度关系,并比较了不同环带光瞳滤波器的偏心对超分辨性能的影响.结果表明,环带的偏心与光斑半径、Strehl比的相关度系数均大于0.8,倒圆可使一级旁瓣强度的变化率高达29.04%,因此环带偏心和倒圆是决定元件性能的有效表面质量参量;外层环带偏心对超分辨性能的影响大于内层环带,需要更加严格的公差控制.该方法为微光学元件设计加工中的准确度控制提供了理论依据及可行的技术途径.

提供了一种制备连续面形螺旋位相板(SPP)的方法。通过将三维目标面形在一维方向上按照一定的间隔进行抽样处理，进而将获得的样条按照比例平铺在抽样空间内，获得与目标面形对应的二维掩模结构图形；利用该掩模结构在抽样方向上进行一次曝光即可获得目标面形。对该抽样方法、结构参数进行了分析，并且针对该方法开展了制备技术研究，制备出了4种电荷数分别为1,3,10和20的螺旋相位片，其适用波长为532 nm，并对其光学效果进行了测试。

提出了一种测量微光学元件的折射率分布及面形的方法。该方法基于双波长数字全息术，将微光学元件浸入折射率匹配液降低通过微光学元件的透射光波频率，获取微光学元件在两个不同波长照明光波下的数字全息图，并根据两个波长下的相位分布，计算出微光学元件的折射率分布，利用得到的折射率分布获取微光学元件的面形。理论分析及实验结果证明了所提方法的可行性。