飞秒激光微加工是一种新型的激光微细加工方法，它具有高度的空间选择性和极小的附带损伤。随着国防、航天等高技术行业的发展，对超精密加工精度的要求越来越高，有必要使飞秒激光加工本身已经很小的附带损伤进一步减小，以适应技术进步对超精密加工精度越来越高的要求。在飞秒激光微加工产生的附带损伤中，残余应力应变比较常见，它会对加工后的微器件性能有较大影响。因此，研究飞秒激光加工后材料的残余应力应变具有十分重要的意义。　　飞秒激光烧蚀加工硅片后，加工区域周围的残余应力分布区很小，应力的位置梯度很大，目前的残余应力测量方法在测量分布区域小、梯度大的残余应力方面存在不足。飞秒激光在石英内部微爆能使加工区周围的应变和折射率发生变化，从而加工出微光学器件。目前，光学测量折射率的方法不能区分折射率变化是由色心还是由密实化产生的。纳米压痕法是一种优良的残余应力应变检测方法，国内外学者利用纳米压痕法计算残余应力应变的方法各异，目前还没有一个公认的权威公式。本文提出了利用纳米压痕来表征飞秒激光烧蚀硅片后残余应力和石英微爆后残余应变的方法，利用加工后样品的折合模量和硬度的测量值与没有残余应力应变时的相应值之间的差异，分别对残余应力和塑性残余应变进行了研究。本文的具体工作如下：　　对飞秒激光微加工后的残余应力应变和利用纳米压痕法测量残余应力应变的研究现状进行了综述分析，提出了利用纳米压痕法研究飞秒激光烧蚀和微爆加工后产生的残余应力应变的方案。　　分析了残余应力和应变对折合模量和硬度的影响。当有残余应力和残余应变时，对计算折合模量和硬度时采用的校正因子和针尖形状参数进行了修正。利用修正后的校正因子和针尖形状参数求解折合模量和硬度，可以消除由残余应力和应变带来的折合模量和硬度测量偏差。这解决了关于残余应力应变是否对折合模量和硬度有影响这个问题上两种观点的矛盾。　　在进行纳米压痕实验时，残余应力和残余应变会对压痕边缘材料的堆积和陷入量以及载荷-压深曲线产生影响，这会影响纳米压痕时的折合模量和硬度值的测量值。本文提出了利用折合模量和硬度值的变化间接求取残余应力和塑性残余应变的方法，分别建立了残余应力和塑性残余应变与纳米压痕仪测量得出的折合模量和硬度值之间的关系式。飞秒激光对单晶硅片表面进行烧蚀加工后，加工区域周围形貌发生了显著变化，X射线衍射结果表明此时产生了显著的残余应力应变。利用纳米压痕法研究了飞秒激光对单晶硅片进行烧蚀后烧蚀区域周围的纳米力学特性，结果折合模量发生了显著变化，而硬度则几乎没发生变化。利用随位置变化的折合模量测量值求取了飞秒激光加工单晶硅片后加工区附近的残余应力情况，绘制出了残余应力在不同位置的分布图。　　利用飞秒激光对石英亚表面进行光波导微爆加工，用纳米压痕法研究了光波导周围的残余应力和塑性残余应变分布情况，发现折合模量和硬度均发生了显著变化。从硬度测量值的变化中求取了距离光波导中心不同距离处的平均塑性残余应变分布情况，绘制出了塑性残余应变随位置的分布图。对局部塑性残余应变进行了求解，进而利用应变、密实化和折射率变化之间的关系对光波导周围材料的密实化和由密实化产生的折射率变化情况进行了研究。