随着飞秒激光技术的不断革新,飞秒激光在材料加工领域扮演了越来越重要的角色。飞秒激光具有超短的激光脉冲和超高的能量密度,应用于材料加工领域可将加工精度达到纳米级,可实现三维结构的超精细加工。传统的飞秒激光微加工一般采用单点扫描的加工方式,这种加工方式的加工效率比较低下,加工过程比较缓慢。为了提高激光微加工的效率,研究者们提出将激光进行分束进行并行激光微加工的方法。空间光调制器(SLM)因其能够更为方便灵活的对激光聚焦光场进行调控,使其在飞秒激光微加工领域得到了广泛的应用。所以如何使用空间光调制器对光场进行精确灵活的调控成为人们研究的热点问题。使用空间光调制器对光场进行设计,需要相应的算法计算出所需光场的相位信息。传统的相位迭代算法,大多针对标量光场进行设计,无法根据具体实验设备对矢量光场进行灵活、精确的调控,所以传统的相位迭代算法存在较大的应用局限性。本文根据物镜聚焦系统的矢量衍射积分理论,推导出了高数值孔径物镜聚焦系统的矢量傅里叶变换关系。基于这种矢量的傅里叶变换关系,设计了一种针对矢量光场高数值孔径物镜聚焦系统的矢量G-S迭代优化算法。此算法充分考虑了聚焦系统的矢量特性,并且在算法迭代优化过程中引入了与聚焦场分布相关的运算,因此可以设计产生出具有高均匀度的三维焦斑阵列,且焦斑阵列的数量、形状、尺寸及各焦斑偏振角度及空间位置都精确可调。进一步的,在纯相位矢量G-S算法的基础上,提出了一种通过调制入射光偏振态的方式对矢量紧聚焦场进行精确设计的方法。通过迭代计算出设计焦场所需的入射光偏振态,通过偏振可控元件对入射光束的偏振态进行调制,经过物镜聚焦,即可在焦场产生期望的光场分布。模拟结果显示该算法同样可用于生成数量、形状、尺寸及各焦斑偏振角度及空间位置都精确可调的三维焦斑阵列。在模拟中发现纯偏振调控方式所产生的焦场中会出现与设计焦场关于焦平面对称且相对于设计焦场绕Z轴旋转了180度的镜像焦场,通过大量不同条件下的模拟分析,研究了该镜像焦场的特性。自主搭建了一套基于空间光调制器的飞秒激光加工系统对本文所设计的算法用于并行激光加工中的可行性进行了验证。以金膜为例,通过多组实验验证了该算法生成的焦斑阵列在刻蚀方式激光加工中的可行性;通过多组使用光刻胶加工三维结构的实验,验证了该算法在双光子聚合加工方式中的可行性。本文提出的这种技术有望应用在激光材料处理、光学显微成像、光存储及光学微操纵等领域。