纳米微晶材料,简称纳米材料,是固体材料领域派生出、被誉为“21世纪最有前途的新型材料”,其优异的性能使其制备和加工成为热门的研究领域。飞秒激光因其物质移除质量高、亚微米量级的加工精度、高的深宽比等特点,在纳米材料加工以及纳米结构制备方面占有重要地位。本文对飞秒激光应用于纳米结构加工的理论进行了初步的探讨,并使用中心波长775nm、脉宽150fs、重复频率1KHz的飞秒脉冲激光进行了大量的纳米材料加工和纳米结构制备的实验研究,对加工工艺参数进行了摸索。实验研究表明,飞秒脉冲激光在微纳加工领域有着显著的优势。论文工作主要包括:1.分析飞秒激光加工机理及其特征优势。根据国内外纳米颗粒的制备方法,研究飞秒激光在大气下利用溅射及再沉积原理产生纳米氧化粒子的作用机理。根据理论基础,设计了飞秒激光加工固体材料产生纳米氧化粒子的制备实验。由烧蚀中心等距取样方法,得到粒径尺寸分布规律,和平均粒径与脉冲能量密度及脉冲个数的关系曲线,并根据氧化粒子的氧化百分比推算出氧化过程。实验得到的一系列数据与之前的理论有着较好的对应。2.利用表面等离子激元理论来解释金属表面周期波纹的产生机制。实验证实,不同激光能量引起表面等离子体运动是有区别的,得到的波纹周期会随着能量密度的增大而变大。在观察波纹生长规律的讨论中也验证了表面等离子体振荡理论。利用得到的规律在铜表面上制备了较大范围的光栅结构,为周期波纹在提高金属镜面烧蚀阈值方面的应用提供一种可能性。最后通过对比实验,证实硅的周期波纹与金属波纹生长规律不同,是典型的表面散射波与入射波的干涉产生的,其周期非常接近主波长。这为表面等离子体运动是金属周期波纹的主导因素提供了又一有利证据。3.结合飞秒激光微纳加工的特点加工纳米材料,得到了一些规律性的现象。在此基础上,设计了简单纳米电子元器件的加工。通过实验,体现了飞秒激光加工纳米材料优势。