微光学元器件具有体积与重量都很小、制造成本低廉,在实际应用中表现优异等优点,因而被应用于显示技术、光场操作、集成光学系统中。近年来,随着微光学、微电子、微机电系统学等领域的飞速发展,微光学元件的应用范围也越来越广泛。但是发展总会伴随着挑战,由于微光学器件的广泛应用,以及现有的加工方法无法满足更为先进器件的制造,导致目前的器件在某些领域无法满足一定的现实需求。因此,制备如面型更为复杂、聚焦效果更好、衍射效率更高的微光学器件十分重要。常用的微光学器件的加工方法对于复杂元件的制备存在局限性。传统的制备方法如平面光刻工艺、离子束刻蚀技术等大部分工艺虽然已经被成功的证明可以在微纳米尺度对微光学元件进行加工,但是会存在如工艺复杂,需要掩膜版、适合平面、没有太多起伏的结构,三维结构加工困难,且加工精度较低,结构表面质量不尽如人意等问题。因此为解决工艺复杂、加工精度低等问题,本文提出了利用飞秒激光双光子聚合的加工方法制备复杂面型的三维微光学器件。飞秒激光双光子聚合技术加工精度高,由于在加工过程能量主要分布于焦点中心的位置,因此可以加工小于衍射极限尺寸的微纳尺度的结构。并且加工前可以对结构进行精确设计,利用程序控制激光扫描路线,也就是说理论上可以加工任意形貌的结构。本文选择SU8聚合物材料,以闪耀光栅和三维Kinoform折射透镜两种光学元件为例,展示了双光子聚合加工方法的独特优势。首先通过调控激光扫描点间距、单点曝光时间等参数实现了大尺寸、超平滑的复杂面型微光学器件,结构尺寸可以达到80μm×90μm×90μm,粗糙度为2 nm。在选定适宜加工参数后,制备了不同周期以及高度,即不同闪耀角的光栅结构,结果证明结构确实可以将绝大部分通过光栅的光能集中在某一指定的能级上。随后制备了可以对X射线进行折射聚焦的Kinoform透镜,实验过程中通过调控实验参数,使得结构表面质量优异,且细节处也能完好保留。两种结构都与结构的预期设计相符。本文通过实验证明了双光子聚合加工方法对复杂三维结构加工的可行性,这给微纳加工提供了新思路,也势必会为微光学、微电子学、微机械等领域打开一扇崭新的大门,并不断推动其快速向前发展。