由于具有可突破衍射极限的加工分辨率和可对透明材料进行三维加工的能力，飞秒激光微纳加工技术，在众多的精密加工技术中脱颖而出。它为实现器件的功能集成化、系统微型化和结构可调化提供了良好的解决办法，并已广泛地应用于各种微光电子学器件的制备，同时也为非线性光学和材料科学等基础学科提供广泛的实验素材，进一步促进了这些交叉学科的发展。　　最近几年，目睹了微流技术的快速发展，由于它能够高精度地控制微量液体的能力，使得微流系统得到了广泛的关注。目前，制作微流通道主要是依靠光刻法，但是从本质上来讲，它依旧停留在二维结构。用光刻法制作三维的微流结构，需要堆叠和粘合。这样会导致加工过程复杂，成本过高。一个简洁而优雅的办法是，用飞秒激光直接聚焦在透明材料内部，加工出我们想要的结构。作为直接无掩膜的飞秒激光加工技术制作出来的三维微型通道有广泛的应用，比方说，多功能的微流传感器，包括折射率的改变，用来观察活性微生物的纳米小槽，微流激光器，单细胞探测和控制，快速扫描海藻种群等等。通常来说，在玻璃中形成微流通道有两种办法，一种是经过飞秒激光直写之后通过化学腐蚀，另一种办法是水辅助的飞秒激光三维加工。最近，在前人的技术基础上，更进一步地采用飞秒激光在水辅助之下加工多孔玻璃，再辅之以高温退火处理，可以得到任意长度和任意形状的三维微流结构。运用这种技术，可以快速地加工出复杂的三维微流系统和芯片上的实验室用来进行生物和化学分析的应用。　　本论文针对当前飞秒激光微纳加工领域和芯片实验室技术的发展趋势，以探索飞秒激光在透明材料中的多功能三维集成作为研究方向，开拓飞秒激光三维微纳制备技术的优势，主要是结合多孔玻璃材料特有的物理化学性质，开展了微器件制作和集成的实验与理论研究。论文主要内容及创新性成果如下:　　(1)采用水辅助的飞秒激光多孔玻璃直写和后退火的方法，首次在玻璃基底中实现6.6厘米的三维微流通道，并对水辅助的飞秒激光多孔玻璃直写的机理做了初步探讨。原理上，采用这种方法能够在玻璃内部制造出任意长度和任意结构的三维微流通道。这种新颖的技术从根本上克服了以往的三维微流通道制造技术的缺点，在微流体与芯片实验室等研究领域有广阔的应用前景。　　(2)运用到一种价格低廉，应用很普遍的激光器，即调Q的倍频Nd∶YAG激光器对多孔玻璃进行加工，这个过程主要包含两个步骤:用纳秒激光在浸满罗丹明水溶液的多孔玻璃中进行加工，制备出微流通道;然后把制备好的多孔玻璃样品放在炉子中高温退火，使其烧结。渗透到多孔玻璃内部的罗丹明溶液正好吸收波长为532nm的纳秒激光的同时产生大量热能，烧蚀多孔玻璃内部，从而加工出三维微流通道，其直径大约为15微米。为了观察微流通道的内部形貌，对样品进行抛光处理，直到磨出微流通道的端面，用扫描电镜观察其表面形貌。　　(3)在多孔玻璃中加工出周期性纳米光栅结构，证实了可以克服激光的高敏感性和光强波动。用飞秒激光辐照玻璃形成纳米光栅结构，是一种特殊的现象，它能产生连续的可变强度的一系列结构，其方向为垂直激光的偏振方向。传统的方法，一般是用飞秒激光辐照石英玻璃之后，用氢氟酸腐蚀石英玻璃之后，用扫描电镜拍摄而得。到目前为止，用临界值附近的飞秒激光诱导双光子聚合能实现这个目标，制作出来的结构小于100nm。双光子聚合技术只能限定在聚合材料，在非聚合材料中，它并不能制作纳米通道，至少目前用这种技术不能在玻璃中制作尺寸在100nm以下的纳米结构。