毛细管放电极紫外激光是一种小型化的纳秒极紫外激光光源。相比自由电子激光和同步辐射等短波长光源，该光源具有运行成本低、单脉冲能量高和机时充足等显著优势。随着毛细管放电极紫外激光光源的发展，其输出已提高至深度饱和区，并且实现了重复频率输出、多波长输出等多样化输出方式。小型化的灵活性和优质的输出参数使其逐渐成为进行极紫外激光应用研究的理想光源。本文介绍了自1994年毛细管放电极紫外激光成功输出至今，该光源在微纳结构加工、物质成分检测、生物科学以及高分辨成像等领域的前沿应用。在微纳加工方面，极短的波长和极小的能量衰减深度使得该光源能够在纳米量程内进行材料的刻蚀。同时，较长的激光脉宽增加了极紫外激光诱导自组织微纳结构的可能性。在物质成分检测方面，极紫外激光的高能量光子能够以单光子电离材料表面，结合飞行时间质谱仪测量纳米尺度范围内的材料成分，便可实现超高分辨的物质组成分布检测。在生物科学领域，极紫外激光能够实现对微观生物样本的三维成分扫描，获得更多的表征信息。在高分辨成像方面，基于极紫外激光的短波长和良好的相干性，以Gabor同轴等方法进行高分辨成像能达到接近照明光水平的成像分辨率。已有的应用成果表明，毛细管放电极紫外激光是探索微观世界、制造微观结构的有力工具。在人类对短波长光源需求日益增长的今天，毛细管放电极紫外激光将有更多的机会展现它的应用价值和优势。

具有刺激响应形变功能的微结构能够通过外界刺激信号获取能量，进而发生机械形变，在自动化技术、微小机器人技术、微流控芯片等领域具有巨大的前沿应用潜力。然而，现有的智能微结构的研制很大程度上依赖于智能材料及其成型技术，不仅受限于为数不多的材料体系，而且局限在单一的刺激响应形变。基于此，提出利用飞秒激光双光子增材制造技术在形状记忆薄膜上加工蛋白质微结构阵列的新方法，实现了微结构阵列尺寸和周期的双重响应形变。微结构阵列在热处理下被机械拉伸定性，实现了结构周期的调控，该过程可在热刺激下恢复；同时，牛血清白蛋白微结构可以在不同pH值的条件下表现为可逆的溶胀和收缩形变。智能材料与形状记忆基底相结合可以赋予微结构阵列更加复杂可控的双重响应形变。本文制备了微结构阵列和微透镜阵列，展示了双重响应下的结构变化和功能调谐，为智能化微结构阵列在微流控系统中的应用作出了有益的探索。

随着智能化时代的到来，柔性电子由于其极强的共形能力和优异的器件性能，在进一步推动现代化产业发展中取得越来越重要的地位。超快激光技术以其优异的高精制造能力在柔性电子高分辨无损制备上展示出独特的优势和应用前景。本文从超快激光与物质相互作用基本机制入手，着重介绍了当前超快激光在柔性电子领域的四种典型特征功用及其研究现状，并据此总结该领域超快激光应用所面临的挑战和未来发展趋势。

熔融石英玻璃因具有耐热性高、热膨胀系数低、绝缘性能好等优点, 广泛应用于航空航天、微光学元件、**等领域, 并对其加工精度和表面质量提出了更高的要求。由于飞秒激光具有“冷加工”的特点, 因此在熔融石英玻璃微纳加工方面展现出独特优势。采用波长为1030nm、重复频率为100kHz、脉宽为290fs的飞秒激光对熔融石英玻璃进行加工, 确定了不同物镜下熔融石英玻璃的损伤阈值, 研究了不同物镜下的激光功率、扫描速度、离焦量、扫描次数对加工线槽的影响, 使用逐层叠加加工的方法在低功率下得到了高深宽比(4∶1)的线槽, 并且提高加工线槽的宽度与深度的可控性, 可以在较薄熔融石英玻璃(200μm)上进行微纳加工。

随着人工智能技术的不断发展，激光工业制造的智能化已成为重要趋势。机器学习作为人工智能的主要技术之一，已经在相关领域得到了广泛应用，并促进该领域实现巨大突破，推动下一代激光微纳加工技术的发展。为此，本文综述了机器学习在激光微纳加工领域各工艺过程中的重要应用，包括激光微纳加工参数优化与工艺窗口预测、加工过程的实时监测与控制、加工结果的预测以及辅助物理机制的研究，总结并展望了当前已有的机器学习与激光微纳加工交叉方向的改进方案，以及未来可能出现的机器学习与激光微纳加工交叉技术的进一步应用。

飞秒激光加工是近年来微纳加工领域中一种重要的加工方法。飞秒激光不仅能够对材料进行表面改性、烧蚀，更具有在特定区域加工高精度三维结构的独特优势，飞秒激光加工在微纳加工领域有着广阔的应用前景。本文主要阐述了飞秒激光与金属相互作用的一般过程，介绍了飞秒激光直写加工、飞秒激光诱导产生表面周期性结构、飞秒激光复合化学方法等表面微纳结构的制备方法。然后，分别从环境工程、航空航天以及生物医学领域阐述了飞秒激光在金属表面制备微纳结构的应用。最后，对当前飞秒激光制备微纳结构的不足和未来研究方向进行总结和展望。

受仙人掌锥形刺和长嘴鸟喙单向运输液滴现象的启发，利用纳秒激光烧蚀技术，在钛片表面上制备了一种简便有效的液滴和水下气泡操控平台——超亲水不对称双轨（SHADR）。利用静态各向异性结构产生的拉普拉斯压力梯度，SHADR不仅可以实现液滴的自发单向运输，还可以实现水下气泡的单向运输。定量研究了单轨道宽度、分支角等结构参数对液滴和水下气泡运输性能的影响，并对简化的力学模型进行了分析。这种功能表面不仅操作简便，而且适用性广，可以应用于微流体和界面科学等领域。

神经接口是神经系统与外界物理设备进行信息交互的关键器件，利用光、电、磁、声等多种模态信息的融合，以神经信息增强的形式，可对大脑网络进行高时空精度的神经动力学分析，植入式多模态神经接口在神经科学基础研究、神经疾病的生物光电子诊疗、脑机融合与交互等前沿领域中具有重要应用。首先介绍了最新基于光学方法和电生理技术的多模态神经记录和调控原理，接着回顾了光电神经探针研究进展，并归纳了光学成像和记录及电生理记录等多种模态神经数据分析处理的一般方法，最后对植入式多模态神经接口进行总结，展望了该领域当前面临的挑战和未来的发展趋势。