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微纳结构的衍射光栅器件,以其高集成度、高精密度的微型结构应用于许多现代的光学精密仪器或系统中。随着现代光电产业对啁啾脉冲放大系统、密集波分复用系统等中微纳器件多样性的需求日益增加,因而研发出多种具有新型结构与性能的微纳光栅是非常有必要的。因此本文基于严格耦合波分析法和模态法主要对以下十一种不同入射条件、不同结构和不同性能的微纳衍射光栅进行了研究:(1)本文呈现了一种在利特罗装置下新型三明治式金属-介电的偏振光束分束器光栅。器件能够实现TE偏振在-1级高效率和TM偏振在0级高效率且消光比与光谱带宽大大提高。(2)本文呈现了一种在利特罗装置入射条件下的新型偏振无关三层高效宽角度带宽的单通道光栅。理论上的模态法可以估计光栅参量,精确的光栅参量可用严格耦合波分析法设计。(3)本文呈现了一种在利特罗装置入射条件下新型偏振无关三明治式带连接层宽带双通道光栅。理论上用模态法预估光栅参量,数值模拟可用严格耦合波计算精确参量,而且两者结果一致对应。(4)本文呈现了一种在二级布拉格入射条件下的新型偏振相关三明治式熔融石英的三通道光栅。通过严格耦合波优化得到效率一致的三通道高效分束器件。通过运用模态法,光束在光栅区域的耦合物理机制和分束行为能够被清晰且完整地解释。(5)本文呈现了一种在二级布拉格入射条件下的新型偏振相关的三通道反射式光栅器件。通过严格耦合波优化,器件可实现效率一致的高效三通道分束。所得的优化结果可以被模态法很好地解释。(6)本文呈现了一种垂直入射下的偏振无关的新型三明治式的带连接层的透射式三通道光栅器件。通过严格耦合波优化设计可得到一种高效率宽带三通道分束器件。所得的数值结果与模态法的理论分析结果一致对应。(7)本文呈现了一种垂直入射下的新型偏振无关三明治式的双层反射式宽带三通道光栅。通过严格耦合波分析法可以得到一致性的高效三通道分束效率值以及很宽的角度带宽。(8)本文呈现了一种垂直入射下的新型偏振无关反射式带连接层的三通道光栅。通过严格耦合波分析法,可得到高效的三通道光栅的分束效率的精确值。(9)本文呈现了一种二级布拉格入射下的新型偏振相关带连接层的反射式三通道光栅。严格耦合波可以计算出光栅参量以及较高的衍射效率,模态法可以解释衍射机制。(10)本文呈现了一种在利特罗装置入射条件下新型偏振无关三明治式带连接层的高效宽带单通道光栅。严格耦合波法和模态法分别优化光栅参量和清晰地理论解释耦合机制且两者计算出的衍射效率值相互一致。(11)本文呈现了一种二级布拉格入射条件下新型偏振相关的带连接层的透射式三通道光栅。基于严格耦合波优化,较高的衍射效率值以及精确的光栅参量可以得到,基于模态法,物理上的耦合过程能够被完整的解释。