中文摘要：

与传统的光刻等二维微加工技术相比较，飞秒激光纳米加工技术具有本征的三维加工能力，适用加工各种透明材料等优点。该技术对光电器件小型化、立体化和多功能化具有重要意义。该技术已成功地用于制作光子晶体等光子学器件和各种功能的微机械。目前，飞秒纳米加工是靠逐点扫描实现的。虽然精度很高，但加工效率低，成本高，无法实现批量化生产。本项目研究并行式飞秒激光纳米微结构加工技术，利用光束的并行性，同时加工多个子结构，从而提高光学微结构整体加工速度。为此我们将研究高均匀性飞秒激光分束技术，开发原位实时写入监测系统，研究飞秒激光与物质之间的相互作用，提高子结构之间的连接质量，最终通过多束激光聚焦的焦点阵列同步三维描画实现10路并行飞秒激光微结构写入。本研究将为正在兴起的激光纳米加工技术走向实用化奠定基础，对我国的光子学产业开发具有重要意义。

结论摘要：

本项目研究了利用飞秒脉冲激光在透明介质中进行微加工的相关基本问题。通过研究，我们搭建了具有实时监视功能的飞秒微加工系统。在此基础上，我们成功地制造了达曼光栅，所制备的光栅衍射效率达到设计值的80%。同时，我们还成功制备了光子晶体、扇形光栅等。我们发展了基于波前调整技术的并行加工方法。我们使多束脉冲同时入射到聚焦镜上，调整光束波前曲率半径，使其焦点沿光轴发生位移，由此实现多层光学微结构的并行加工。为实现晶体中微结构加工，我们对铌酸锂晶体非线性进行了研究。我们研究了利用铌酸锂晶体内电场及逆压电效应实现晶体表面纳米起伏的方法，实现了表面等离激元的激发。我们研究了磁场对铌酸锂晶体中光生电流的影响，理论及实验结果显示，不同配置下外磁场可以增强或抑制晶体中的光生电流。我们利用针状电极扫描直写方法在铌酸锂薄片中制备了铁电畴微结构。上述结果为我们继续研究飞秒脉冲在玻璃和晶体材料中进行微结构加工积累的经验，提供了借鉴。项目发表论文13篇，包括J. Appl. Phys. 2篇，Jpn. J. Appl. Phys. 2篇，物理学报1篇。