激光直写技术是一种基于双光子聚合效应实现真三维、无掩膜和非接触式的增材加工技术,双光子聚合是在超快激光作用下,材料发生双光子吸收从而诱导产生光化学反应发生聚合,双光子吸收是一种三阶非线性效应,其发生范围被限制在λ~3的空间区域内,使得双光子聚合仅发生在激光焦点处,分辨率可突破瑞利判据决定的光学衍射极限,达到百纳米级别。为了赋予加工结构一定功能化特性,如导电性、磁性、高机械强度、高折射率等,会在光刻胶中掺入特殊的功能材料,使复合型光刻胶体系具有相应的特殊性能。所掺入的纳米材料由于尺寸在纳米量级,因而存在量子尺寸效应和小尺寸效应,从而使其本身具有优良的力学、光学、电学和磁学等性能,广泛应用于基于激光直写技术的功能化微纳器件领域。然而纳米颗粒较大的表面能使得掺杂面临诸多问题,例如分散不均、掺杂含量低、加工的结构不规则、结构含有气泡以及存在收缩等,破坏了所加工结构的一致性。本文利用硅烷偶联剂KH-570对Ti O2纳米颗粒进行表面改性处理,使其良好分散于光刻胶中,获得了有效折射率可调控的光刻胶材料;Ti O2纳米颗粒作为无机光引发剂参与到聚合反应当中,可大大降低复合光刻胶的光聚合阈值功率（降低40%）,此时线宽从103 nm减小至70 nm。此种结合激光直写一次成型技术将具有特殊性能的纳米材料直接图形化为具有特异性功能微纳结构的方案,降低了器件加工工艺复杂度,在光学器件、微电子器件以及生物医学等领域具有潜在的应用前景。本论文的主要工作可以概括为以下几个方面:（1）探讨了纳米材料激光直写技术的适用性以及激光直写技术的原理。首先介绍了纳米材料掺杂光刻胶在激光直写技术辅助下产生的结构所具有的功能特性,包括机械强度、磁学、电学以及光学等性质;其次分析了激光直写技术的原理以及激光直写技术现阶段工艺特点。（2）探究了Ti O2纳米颗粒的表面改性方案,获得了基于Ti O2纳米颗粒的复合型光刻胶。首先介绍了原位制备和异位制备纳米复合材料的方法并对其优缺点进行了分析;随后利用硅烷偶联剂KH-570对Ti O2纳米颗粒进行改性,并对Ti O2纳米颗粒是否改性成功进行了一系列的表征;最后介绍了复合光刻胶的制备过程。（3）研究了不同含量Ti O2纳米颗粒复合型光刻胶加工工艺及光学特性。首先证明Ti O2纳米颗粒可作为无机光引发剂参与到聚合反应当中;掺杂Ti O2纳米颗粒的光刻胶经激光直写后可以进行任意二维以及三维复杂结构的加工,并且结构形貌规整,并对结构内部的Ti元素进行了表征;设计微纳半球并加工,探究不同Ti O2浓度微纳半球在暗场前向散射的变化;通过理论分析以及实验证明了掺杂Ti O2纳米颗粒可以提高复合结构的整体有效折射率。