边沿谱啁啾光栅的反射谱具有大带宽和线性边沿的特点,其反射率与入射波长呈线性一一对应关系,基于这种光栅的边沿滤波解调技术具有成本低、结构简单、解调精度高等优点,因此,边沿谱啁啾光栅的光谱特性对滤波解调技术的发展起到重要作用。然而现有研究中,设计并制作得到光谱性能较好的边沿谱啁啾光栅仍是一件困难的事情。本文首先以折射率调制分布作为优化目标,研究了边沿谱啁啾光栅的优化设计方法;继而从边沿谱啁啾光栅的结构参数出发,对线性啁啾相位掩模的曝光光路进行了优化。本文的主要工作和成果如下:1)提出一种优化设计方法用于边沿谱啁啾光栅的设计,采用离散层剥算法用于得到目标反射谱的折射率调制范围,并作为交叉熵优化算法的初始数据样本的边界条件,对折射率调制进行迭代优化;分析了方法中各种影响因素,如折射率调制范围、加权因子、平滑因子、折射率扰动因子等对光谱特性优化性能的影响。仿真结果表明,所设计的边沿谱啁啾光栅在10nm大带宽范围内具有快速的收敛性以及较好的线性反射谱边沿特性和容差能力。2)在上述研究的基础上,提出一种线性啁啾相位掩模的曝光光路优化方法,采用柱面波代替传统全息曝光中的球面波或非球面波,消除了纵向宽度方向上刻槽的弯曲现象;根据边沿谱啁啾光栅的光谱特性和结构参数,建立了刻槽周期分布的一般数学模型,并采用遗传算法对曝光光路中的参数进行了优化。数值仿真结果表明,光路的入射角度和入射长度分别与掩模结构参数的刻槽中心周期和啁啾系数存在一一对应的关系,从而大大简化了线性啁啾相位掩模的曝光光路控制和边沿谱啁啾光栅的实现方法。本论文的研究工作为边沿谱啁啾光栅的优化设计和实现方法提供了理论指导,对线性啁啾相位掩模的曝光光路的搭建和控制具有一定的指导意义,使得具有大带宽、线性边沿和快速收敛特性的边沿谱啁啾光栅更易于设计和实现。