飞秒激光加工技术作为一种高精度的无掩模加工技术，在微光学器件的加工领域具有一些明最的优势，主要表现为：飞秒激光脉冲持续时间超短，存加工时热影响极小，提高了加工质量；超强的峰值功率可以激发材料的双光子／多光子吸收效应，使其加工分辨率可以突破衍射极限，提高了加工精度；而且飞秒激光可以深入透明材料内部进行加工，具备加工复杂三维结构的能力。但是，在将飞秒激光加工技术应用到微光学器件加工领域的过程中，还存在一些问题尚未得到很好地解决。其中较为常见的是加工区域不对称以及如何通过并行加工提高加工效率两方面问题。本论文针对这两类问题，在前人的工作基础之上，提出新的解决思路，进行了进一步的研究。1、使用光束整形方法可以较好地改善加工区域中心对称性，目前的两大类整形方法均可获得较好的加工结果。一类整形方法使用狭缝类元件阻挡某个方向的光束通过，以此来改变焦点处光强的分布对称性。该类方法简单易行，但是会损耗大量的能量，在实际应用中应该尽量避免：另一类整形方法使用多种透镜组成的透镜组对光束整形，使焦点处光强分布趋于对称。该类方法对光强对称性有较高精度的控制，但是光路复杂，调试困难，并可能由于使用了较多的元件而带来其他影响加工的因素，这对实际应用也是不利的。针对这些问题，本论文提出在加工光路中仅插入一个透镜对光束整形，达到改善加工区域中心对称性的目的。该方法利用了透镜对高斯光束的变换作用，操作简单，而且无额外的光能损失。文中对该方法进行了理论分析，模拟了其对改善光强分布的作用。随后在实验中对这种方法进行了验证，实验结果显示该方法对改善加工区域中心对称性具有良好的效果。2、目前提高飞秒激光加工效率的并行加工方法，多是通过分光元件对激光分束，聚焦分光后的多个光束产生多个焦点，利用这些焦点实现并行加工，大大提高了扫描式加工的效率。但是此类方法的多个焦点是通过分光元件产生，因此它们的分布完全依赖于分光元件的特性。需要调整加工出的多个微光学器件的分布时，往往需要更换分光元件，这给加工造成了极大不便。飞秒激光与物质作用时，会因为其极高的功率密度产生自聚焦及其它多种非线性现象。在一定条件下，这些非线性效应的共同作用会使光束自发产生多次聚焦。本文研究了如何利用这种自发多次聚焦进行微光学器件的并行加工。该方法中的多个焦点是由光束与物质作用时自发产生，其分布仅依赖于光强等参数，所以可以通过对光强等参数的调整实现对并行加工的控制，相对简单易行。文中对自发多次聚焦进行了数值模拟，总结出影响多个焦点分布的因素。在实验中，利用这种多次聚焦产生的多个焦点并行加工出多个光波导，通过调整影响因素实现了对并行加工出的多个波导分布的控制，验证了该方法的可行性。基于以上研究工作，本文在以下两方面有创新之处：1、提出一种新的改进垂直式加工的方法，该方法可以有效改善加工区域中心对称性。相对以往的改进方法，实现起来更为简单，同时不会引入额外损耗。2、首次提出利用飞秒激光与物质相互作用时自发产生的多次聚焦进行并行加工。相对以往利用分光元件进行并行加工，该方法对加工结果分布的控制更加灵活方便。