针对惯性约束聚变激光等离子体诊断系统的特殊需求．提出采用对数型轴锥镜来实现长焦深功能，并采用超高斯边缘匀滑、中心切趾及选择合适的器件参数等方法优化了长焦深器件的性能。模拟实验证明，为了得到满足要求的长焦深、小焦斑、小旁瓣和均匀的轴上及横向光场分布的聚焦光束，对数型轴锥镜的焦深应为3～5mm；元件中心须采用切趾，而且切趾半径应为15～60mm；元件边缘宜采用5阶超高斯匀滑。设计出焦深长达3mm、轴上光强均匀、旁瓣峰值小于中心强度的2％且横向光斑较均匀的长焦深器件，可以满足激光等离子体诊断的要求，并用菲涅耳衍射积分对该元件光场的模拟实验验证了该方法的可行性。

低效取样光栅是激光取样技术的一种重要元件,它可以看成离轴的二相位的菲涅耳波带板.基于菲涅耳波带板的形成原理,对取样光栅的变周期环带结构进行了理论分析,推导出取样光栅的透过率函数.并在此基础上,采用电子束直写加工光栅掩模,制作取样光栅.该方法与一般的光学全息方法相比,具有设计灵活、重复性好、适于大批量生产等优点.

色分离光栅(CSG)是一种重要的谐波分离衍射光学元件,它的近场衍射调制可能导致其自身及其后续光学元件的激光诱导损伤.根据色分离光栅的实际制作过程建立了包含对位误差、占空比误差、刻蚀深度误差、塌边误差等多种制作误差的色分离光栅加工误差模型.并基于标量衍射理论,采用傅里叶分析方法,利用该模型推导得到了色分离光栅近场内光强分布公式,并针对惯性约束聚变(ICF)驱动器终端光学系统的色分离光栅进行了计算模拟,得出了近场调制随各种加工制作误差的变化关系.计算结果表明深度误差和塌边误差对光束近场调制有很大影响,对位误差相对影响较小,而相互影响更加严重.该色分离光栅近场分析和计算模拟方法也可用于其他衍射光学元件.

以发展微光学元件制作新方法为目标，提出利用误差扩散编码方法设计灰阶编码掩模制作微光学元件。此方法同其他编码方法相比，具有量化效果好、衍射效率高、制作文件小、计算速度快、通用性好等优点。用此方法对制作微透镜的掩模进行了设计，利用预校正法和边缘增强法相结合的方法对掩模进行了优化，并对曝光、显影过程进行了模拟，得到了满意的结果。