本发明公开了一种利用多光子激发进行近4π立体角飞秒激光直写加工的方法及应用，属于激光加工技术领域，本发明采用多光子激发替代传统的单光子激发来解决利用飞秒激光进行大埋入深度直写时的失焦问题，其主要原理是将飞秒激光分束后再聚焦于待加工材料内部，将多个光子的能量“凑足”原单光子激发的对应的能量阈值，从而达到对材料改性的加工目的。同时，调节分束后的子束激光时域同步，并使其最终近正交会聚于待加工位置，从而获得具有近4π立体角的近球型焦斑。如此，利用多光子激光解决了飞秒激光大埋入深度直写时的失焦问题，可获得不同加工深度性质均一的三维埋入式结构。