针对光学自由曲面和微结构功能表面的创成，发明并研制了具有多种运动构形的、大行程低频、小行程高频等两自由度及以上的快速刀具伺服（FTS）装置，研究并发明了一系列利用两自由度FTS的主动调制车削方法，突破了单自由度摆动型FTS和单自由度直线型FTS的若干限制；为了改善难加工材料的切削加工性，发明并研究了三维非共振椭圆振动切削（EVC）方法，突破了三维共振型EVC和二维非共振型EVC的若干限制；将FTS与EVC技术无缝融合，研究并发明了三维混频调制车削方法，解决了FTS无法切削难加工材料、EVC难以创成复杂曲面的问题；针对大面积三维纳微功能结构的构筑，巧妙地将双光子聚合加工与试件的三维高频椭圆运动结合，提出了在试件的连续快速进给中飞秒激光束进行高效精准曝光的方法。