Ultrashort pulse (USP) laser processing has set a new standard in the manufacturing industry due to its high precision and its capacity to engrave nearly all materials. This technology has been introduced in sectors such as automotive, aerospace and electronics for tasks such as micro-drilling or surface structuring. However, some challenges to the widespread use of USP laser processing include improving fabrication speed and exibility to meet industrial demands. Beam shaping techniques, which involves altering the amplitude, phase, or polarization of laser beams, have emerged as a convenient solution to address these issues, as they allow for more ecient, versatile, and high-resolution material processing. In this thesis, various beam shaping strategies are explored to boost the throughput and applicability of USP laser manufacturing processes. In particular, the experimental work is divided into three main parts, each focusing on a dierent type of beam shaping. The rst part investigates the optimization and application of Bessel beams for generating volume diraction gratings in dierent glasses. It includes the study of nonlinear laser-matter interactions during irradiation of each material and examines its eect on the morphological and optical properties of the resulting volume modications. By ne-tuning the laser writing parameters, ecient phase elements suitable for multiple applications are produced in all types of glass in a single laser pass. The second part examines the use of triangular beams to streamline asymmetrical surface machining. This novel manufacturing method was employed to engrave grooves with a wide range of geometries in a single step. Additionally, it enabled the straightforward fabrication of blazed gratings on stainless steel, with features similar to those manufactured using conventional methods. The third part focuses on the generation of multilevel at-top beams and its application in USP laser polishing. To optimize light structuring, several diractive optical elements (DOEs) were manufactured using a femtosecond (fs) laser-assisted lithographic process. The results of this line of work demonstrate the importance of the design and fabrication of the DOEs to ensure homogeneous beam shaping and uniform processing using an USP laser source. Overall, this thesis presents new strategies to enhance the precision and eciency of ultrashort pulse (USP) laser material processing. The ndings contribute to the broader eld of laser microfabrication and have clear implications in industrial applications.

El procesamiento con láser de pulsos ultracortos (USP, ultrashort pulse) se ha consolidado como un referente en la industria manufacturera gracias a su alta precisión y su capacidad para procesar virtualmente cualquier material. Esta tecnología se ha integrado en sectores como el automovilístico, aeroespacial y electrónico, destacando en tareas como la microperforación y la estructuración de supercies. No obstante, la adopción generalizada del procesamiento con láser USP enfrenta desafíos, principalmente en la mejora de la velocidad de fabricación y la exibilidad para cumplir con los estándares industriales. Las técnicas de modelado de haces, que implican la modicación de la amplitud, fase o polarización de los haces láser, han emergido como una solución prometedora para abordar estas limitaciones, permitiendo un procesamiento de materiales más eciente, versátil y de alta resolución. Esta tesis explora diversas estrategias de modelado de haces para aumentar la productividad y aplicabilidad de los procesos de manufactura con láser USP. El trabajo experimental se estructura en tres partes principales, cada una centrada en un tipo especíco de modelado de haces. La primera parte se dedica a la optimización y aplicación de haces de Bessel para la generación de redes de difracción de volumen en diferentes tipos de vidrio. Se estudian las interacciones no lineales entre el láser y la materia durante la irradiación de cada material, analizando su efecto en las propiedades morfológicas y ópticas de las modicaciones de volumen resultantes. Mediante el ajuste preciso de los parámetros de escritura del láser, se fabrican elementos de fase ecientes, aptos para múltiples aplicaciones en todos los tipos de vidrio analizados, en una sola pasada del láser. La segunda parte investiga el uso de haces triangulares para facilitar el mecanizado supercial asimétrico. Esta innovadora técnica de fabricación se emplea para grabar surcos con una amplia variedad de geometrías en una sola pasada. Además, permite la fabricación directa de rejillas blazed en acero inoxidable, con características comparables a las obtenidas mediante métodos convencionales. La tercera parte se enfoca en la generación de haces de cima plana de múltiples niveles de intensidad para su aplicación en el pulido láser USP. Para optimizar la estructuración de la luz, se fabricaron diversos elementos ópticos difractivos utilizando un proceso litográco asistido por láser de femtosegundo (fs). Los resultados de esta línea de trabajo demuestran la importancia del diseño y la fabricación de los dichos componentes para garantizar un modelado homogéneo del haz y un mecanizado uniforme basado en láser USP. En resumen, esta tesis presenta nuevas estrategias para mejorar la precisión y la eciencia del procesamiento de materiales con láser USP. Los hallazgos contribuyen signicativamente al campo de la microfabricación con láser y tienen implicaciones directas en diversas aplicaciones industriales.