目前器件的小型化是生物医疗、机械电子以及国防科技等领域发展的必然趋势,如何实现超过激光光学衍射极限的纳米结构制备是当前的主要研究方向之一。纳米球辅助飞秒激光加工具有操作简单、加工精度高以及具有大面积加工潜力等独特优势,现在已经成为飞秒激光微纳加工的重要方式。其原理为飞秒激光通过纳米球可在基底表面诱导产生空间尺寸为纳米量级的增强局域近场,在极小的空间内达到基底材料的烧蚀阈值并实现材料精确去除,形成表面结构。本文采用数值仿真和实验研究相结合的方法,对纳米球辅助飞秒激光在二氧化硅基底表面的超衍射极限加工进行了系统的研究,主要内容如下:对于纳米球辅助单脉冲飞秒激光加工,通过时域有限差分方法(Finite Difference Time Domain)进行数值仿真,分别获得了不同直径的二氧化硅球和金球在不同入射波长条件下诱导二氧化硅基底表面的电场变化规律。基于仿真结果,在直径200 nm、500 nm的二氧化硅球和直径200 nm的金球辅助下,利用波长800 nm的飞秒激光,在二氧化硅基底表面成功制备出超衍射极限的纳米结构,结构形貌与仿真获得的基底表面电场分布基本符合。进一步,针对介电纳米球近场增强能力较弱的不足,基于飞秒激光与物质相互作用的电子动力学过程,首次提出并验证了双脉冲飞秒激光电子调控优化近场纳米加工的新方法——通过首发飞秒激光脉冲调控纳米球和基底的介电环境,改变近场增强的物理机制,实现近场增强能力的大幅度提高。建立了双脉冲加工的数值仿真模型,获得了不同的首发飞秒激光脉冲的能量密度和双脉冲时间延迟条件下基底表面近场分布的仿真结果,发现了近场增强模式由透镜效应到电偶极共振模式的转变,并且能够通过改变首发脉冲的能量密度和双脉冲时间延迟来实现增强因子的连续调控。进一步,在直径500 nm的二氧化硅球辅助下,利用波长800 nm的单色双脉冲飞秒激光进行实验研究,以远低于单脉冲激光制孔烧蚀阈值的双脉冲能量组合,在基底表面成功制备出长轴约为200 nm的椭圆孔,其变化规律与仿真结果中基底表面增强因子变化规律相符合的,证明了数值仿真模型的正确性。最后,结合飞秒激光作用于材料的能量传递过程,对基底表面烧蚀结构的形成进行了深入的理论分析。这一方法的提出和验证为飞秒激光微纳加工提供了新的思路,对推动表面超衍射极限加工技术的发展具有重要意义。