近年来,随着光电子集成和各种平面波导、微纳器件的集成度和复杂度越来越高,光器件的结构越来越精密,集成光学芯片得到了迅猛的发展,在光学仪器等经典光学中已获得广泛应用。在诸多制作工艺中,由于飞秒激光脉冲在与物质相互作用过程中具有作用时间短、热影响区域小、加工精度高等独特的优点,超短脉冲微加工技术已经在许多科学实验中被深入研究,利用飞秒激光直写技术,人们已经成功的制备了各种器件构型的高质量二维和三维微纳光子器件。然而,目前大多为基于合成聚合物等传统人工材料,一般仅由器件几何结构来实现一些基本原型功能,很大程度上限制了飞秒激光微加工技术的功能的多样性以及应用拓展。针对这个问题,本文使用飞秒激光直写办法,定制芯片中起到基础作用的功能化波导及微腔器件,具体研究内容如下:(一)基于传统人工聚合物材料的微球激光器。我们配置了具有增益材料R6G染料的SU-8掺杂光刻胶,搭建了皮秒激光泵浦探测系统。利用飞秒激光双光子聚合制备得到了尺寸连续变化的一系列微球(直径:5-25μm),并通过光致发光和谐振激射谱为单模激光器和特定波长谐振激光器提出了一个简单易行的解决办法。(二)蛋白质基功能化WMG微圆盘谐振腔。我们通过综合优化可光加工蛋白质基有源原凝胶、加工参数、扫描方式等,利用飞秒激光双光子聚合直写制备了高质量的蛋白质基WGM三维微盘。利用蛋白质材料本身的平衡膨胀现象,通过改变水相环境中盐浓度,实现了微圆盘激光器的水相离子浓度响应激射,实现材料与结构的“双重”定制。(三)蛋白质基微纳光波导实现pH传感。改变以往“自下而上”的组装过程,通过倒置加工的方法,在氟化镁低折射率衬底上利用飞秒激光双光子聚合制备了蛋白质单纳米线光波导。对波导进行了通光测试,在利用材料本身特性的基础上,通过加载FITC(异硫氰酸荧光素),实现蛋白质基微纳波导对pH值的传感与测试。