近些年,伴随着科技的发展,生活中各种小型化、集成化的器件越来越成为人们的优中之选,尤其在电子元器件方面,各种微小型器件更是被广泛地应用到光电器件、微光学、微电子学、微机电系统、生物传感等领域。目前,利用飞秒激光加工技术来制备微光学器件,倍受国内和国际上专家学者瞩目,主要是由于飞秒激光加工技术具有高精度、可对任意透明材料加工、可以做到三维结构加工等特点。本文利用飞秒激光加工技术,同时结合不同刻蚀方法,加工制备出了微米量级的微透镜阵列和具有减反射效果的蓝宝石光学窗口材料。众所周知,飞秒激光在加工硬脆材料时,常常会表现出的加工效率低、表面粗糙度大等缺点,本论文使用离子束刻蚀技术,来辅助飞秒激光加工的方法,实现真三维加工。实验中使用800nm波长、频率为500Hz的飞秒激光放大器对石英材料进行加工,再通过离子束刻蚀技术对材料进行刻蚀,得到了外观形状完整,同时材料表面平整的7×7和蜂窝状两种微透镜阵列。通过测试得到,实验中所制备的微凹透镜,其深度为1.35μm左右,直径约为20μm,之后对材料性能进行了成像和聚焦测试,从成像和聚焦的测试中可以看出,微凹透镜阵列成像清晰、聚焦效果良好,同时在其他硬脆材料碳化硅、金刚石上加工的微凹透镜整列,也表现出了良好的测试结果。面对军事、工业、航天等领域对作业的光学窗口材料透过率,有着比较苛刻要求的基础上,本论文利用湿法腐蚀结合飞秒激光的加工方法,制备了蓝宝石光学窗口材料。实验中,在蓝宝石材料上镀一层石英膜,这样是为了保证飞秒激光在蓝宝石内部加工的同时不损坏其表面结构,之后经过丙酮溶液擦拭放入乙醇溶液中超声30分钟,再将其放入蒸馏水中超声30分钟,使用硫酸与磷酸混合液在230摄氏度的条件下,针对激光加工过的蓝宝石材料腐蚀处理6分钟,最终得到我们想要的蓝宝石窗口材料。实验中镀膜蓝宝石的厚度为432μm(其中石英膜厚度为2μm),制成大小为1.5mm×1.5mm的薄片,将加工好的材料通过反应离子束刻蚀的方法,使微结构表面变得平滑,整体结构比较完整。对其进行了红外透过测试,实验测得的具有双面减反射阵列结构的蓝宝石基片的中红外区透过率达到98%,具有单面减反射阵列结构的蓝宝石基片的中红外区透过率达到92%。综上所述,本文以刻蚀技术辅助飞秒激光为手段,在硬脆材料中实现了三维结构的加工,同时提高了加工效率,也初步解决了飞秒激光加工表面粗糙度大的问题。其次,飞秒激光结合湿法刻蚀制备亚波长减反射结构在技术上有所创新,可以克服传统镀膜-热作用和机械应力造成的失配问题以及薄膜损伤脱落的问题,同时这种制备工艺非常简单,容易操作,并且整体加工的成本低,也不需要掩膜,可以任意地设计制备亚波长结构的各种参数。本论文实现了微米量级光学元件的加工和制备,也为以后的微光学加工领域提供了新的方法和思路。