随着电子技术和微纳加工技术的发展,各种器件都更加趋向于小型化和集成化,微结构已经广泛应用于航空航天、生物医疗、机械工业、国防等领域。微结构的制备方法很多,但是飞秒激光双光子加工方法因为其加工精度高、热效应小、无掩膜、灵活性高,且能真正实现三维加工等优点而成为了国内外研究的热点。所谓双光子吸收,是指原子在同时吸收两个光子的能量后跃迁到激发态的过程。因为双光子激发过程被紧紧局限在焦点附近的很小区域,如此小的有效作用体积使得双光子加工技术能够制备出超越衍射极限的微结构。本论文主要研究了基于飞秒激光双光子的微结构加工及其光学特性。主要工作和创新性如下:一、通过将荧光材料罗丹明6G和光刻胶混合,制备了一个3×3的微六棱锥阵列。通过用波长为532 nm的绿激光照射样品,在波长为550 nm处观察到一个明显的发射峰,并测试了样品的衍射图案,根据光栅公式可以推测出所制备微结构的周期,和所设计的微结构周期相比,误差仅为2.3%。二、利用剥离法制备了一个二维金属光栅,利用该光栅搭建了一个测量激光二维方位角及波长的装置。该装置主要包括金属光栅、显示屏和网络摄像头。在实验室条件下用该装置测量了激光的二维方位角及波长,结果表明,所探测的激光二维方位角分布在理想曲线上,且在X,Y两个方向上所测得的波长和实际波长相差都小于10 nm,表明了该装置及方法在测量激光二维方位角及波长方面的可靠性。三、在红外玻璃基底上制备了互补型L形手征金属结构,该金属结构的周期为8μm,对于该微结构的制备与研究,有利于红外波段手征微结构的实验制备及特性研究。四、发明了一种显微镜下观察立体结构的装置,该装置包括三个移动平台以及旋转单元,其特征在于:三个移动平台包括依次叠加设置的第一移动平台、第二移动平台和第三移动平台,分别沿X、Y、Z方向移动。旋转单元包括轴向横向设置、并可绕轴向360度旋转的旋转轴,旋转轴的外侧端固定待观察的立体微结构样品。本发明的装置可以实现待测样品360度的旋转,能全方位观测微结构的形貌及尺寸。与扫描电子显微镜相比,具有成本低、操作简便等突出优点。五、发明了一种检测微结构之间相似比例的装置及方法,该装置主要包括显微镜、计算机、树莓派数据处理模块和显示模块。与现有技术相比,本发明的优点在于该装置及方法可以通过分析对比微结构阵列在重复加工过程中的相似比例,来判断加工过程中的质量,发现加工过程中的问题。