菲涅耳器件是红外传感器等领域不可或缺的高性能光学元件。其高效和高精度的制造方法是目前研究的重点。文中借助单点金刚石切削技术实现菲涅耳器件加工,采用半圆头型刀具有效减小不可切削区域,并基于聚焦离子束微加工方法进行微刀具制备。对所提出方法的关键技术和制造工艺进行了详细论述。对不同应用领域的两类菲涅耳器件进行加工实验,并建立光学测试平台进行光学性能分析,实验结果表明：所提出的方法可满足菲涅耳器件的应用需求。

碳纳米管探针是原子力显微镜新一代探针，在纳米表征领域有重要的应用价值。本文系统的研究了碳纳米管原子力显微镜探针和普通硅探针的机械性能对探针表征能力的影响。通过对比两种探针的耐磨损实验及对小鼠IgG蛋白成像研究发现，碳纳米管探针具有良好的弹性弯曲能力，耐磨损，而且能显著减小成像时对柔软的生物样品的损伤。发现纳米管探针具有很好的塑性，利用聚焦离子束的照射可以精确优化纳米管探针的角度，解决了碳纳米管探针角度精确调控的技术瓶颈，充分发挥纳米管探针的高分辨率优势。

提出了聚焦离子束注入（focused ion beam implantation,FIBI）和聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀（gas assisted etching,GAE）相结合的微纳加工技术。通过扫描电镜观察FIBI横截面研究了聚焦离子束加工参数与离子注入深度的关系。当镓离子剂量大于1.4×1017ion/cm2时,聚焦离子束注入层中观察到均匀分布、直径10～15nm的纳米颗粒层。以此作为XeF2气体反应的掩膜,利用聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀（FIB-GAE）技术实现了多种微纳米级结构和器件加工,如纳米光栅、纳米电极和微正弦结构等。结果表明该方法灵活高效,很有发展前途。