光波导是一种应用于集成光学、光纤通信、激光技术等领域的微型光学结构。它的工作原理是全反射，确保光的传输没有任何损失或散射。透明晶体，包括铌酸锂，氟化钙，YAG等，具有明显的优势，例如高透光率，热稳定性和低泵浦阈值。考虑到这些优点，透明晶体的结合对于各种光学系统的构造是必不可少的。在晶体中制造波导结构是增强晶体的光学性能并扩展其在光子学领域中的应用的重要方法。在透明晶体中制造光波导对于集成光子学领域至关重要。根据不同晶体的光学特性，具有不同功能的微器件，如光栅，分束器、光放大器、波导激光器、转换器、耦合器、检测器、和量子存储设备，可以制备基于光波导的构造。超短飞秒激光脉冲和非热能沉积能够有效地限制聚焦体积内的非线性相互作用，高质量的三维微、纳米加工。该技术可以应用于广泛的材料，包括电介质、半导体和金属。在光子结构/器件/系统的多功能化的当前趋势中，介电晶体因其不同的晶体结构和光学性质而脱颖而出。飞秒激光直写技术已经很好地发展用于柔性几何光波导和基于各种电介质晶体的基于功能波导的光子器件。传统的光波导制作方法在实现复杂的三维结构和多功能集成方面存在局限性，而飞秒激光微纳加工技术为解决这些问题提供了新的途径。除了传统的波导结构，飞秒激光器的三维纳米制造与介电晶体的多功能性相结合，为具有超越光学衍射极限的特征的新型光子结构的未来发展提供了新的希望。例如，在非线性光学、集成量子光子学和集成光子学领域，对具有特定功能和精细结构的光子器件的需求日益增加。这种需求推动了对晶体波导写入中的飞秒激光器的研究。因此，在透明晶体中制造光波导一直是研究界的焦点。

  用于在透明晶体内制造光波导的主要方法包括金属离子扩散，离子交换，离子注入，化学气相沉积，外延生长，和飞秒激光直写。金属离子扩散法需要在高温环境下操作，这影响了波导的可靠性，并对晶体施加了一定程度的选择性。通过离子交换方法可以实现的折射率的变化范围是有限的，这阻碍了具有优异光学性能的光波导的制造。尽管离子注入技术具有经济优势和广泛的适用性，但其在二维和三维波导制造中的应用被排除在外。此外，晶体的材料特性不可避免地影响加工结果。化学气相沉积所需的高温条件已显示出对所得波导的稳定性有一定影响。使用外延生长方法制造波导是一个复杂的过程，并且精确控制外延层的厚度是具有挑战性的。这不利于制造具有优异光学特性的波导结构。飞秒激光直写技术是微制造技术的关键组成部分。由于超短脉冲宽度，它可以在特定位置实现热效应小的高精度加工。此外，它允许在晶体内精确聚焦，以实现真正的三维在线处理。飞秒激光的超高峰值功率是多光子吸收、隧穿电离、电子雪崩等一系列非线性相互作用发生的先决条件。飞秒激光直写技术的材料选择性如此广泛，以至于它适用于在几乎任何晶体材料中制备波导结构。该技术的高灵活性消除了对掩模或涂覆工艺的需要，并且直接写入结构的灵活设计极大地简化了制备复杂光学元件结构的工艺。由于这些优点，飞秒激光直写技术成为制备多维波导结构的最佳选择，在集成光学、量子光学、和生物光子学。自从戴维斯的开创性工作以来等。1996年，飞秒激光直写技术已广泛用于在透明晶体中制造各种类型的通道化波导的研究。这一发展为未来新型波导结构及其各种应用的研究奠定了坚实的基础。晶体波导近年来取得了显著进展，基于飞秒激光微纳加工技术的晶体波导研究呈现出多元化、多功能化的发展趋势，在许多领域具有巨大的应用潜力。飞秒激光微纳制造技术可以直接定义具有三维几何特征和定制光子功能的按需纳米结构，适用于各种材料，包括电介质，半导体和金属。飞秒激光直写具有柔性几何形状的光波导和基于功能波导的光子器件也得到了很好的发展。在集成量子光学领域，张等。使用飞秒激光写入Er^{3 +}: 林波₃波导实现多模量子存储，与单模相比，一致性检测率提高了167倍。这对于大量集成光子器件的开发非常有前途。在非线性光学领域，王等。在铌酸锂晶体薄膜波导上实现了二次谐波产生 (SHG)，转换效率高达5540% W^{− 1} 厘米^{− 2}通过模态相位匹配，为片上高性能光学器件的发展注入新的活力。 

  近年来，飞秒激光直写技术已被用于在透明晶体中制造波导结构。然而，透明晶体中波导的形成机理和应用尚未全面综述。本文探讨了飞秒激光在透明晶体介质中直接写入波导的机理，并对不同类型的波导进行了分类和总结。此外，还总结了波导在波导激光器，量子存储器和量子芯片中的应用。使用飞秒激光直写在透明晶体内制备不同类型的波导结构的示意图如图所示图一。本文旨在为使用飞秒激光直写技术制造高质量的波导结构提供新的见解。