当亚波长结构的特征参数与工作波长相当或具有更小的周期(或非周期结构)时,光栅表现出的反射率、透射率、偏振特性、光谱特性和相位延迟特性都与常规的衍射光学元件有着截然不同的特性,因而具有更大的应用潜力。本文主要分析了亚波长偏振光栅的衍射效率、相位延迟及其在激光合束系统中的应用。本文提出了一种新颖亚波长偏振衍射光栅结构,通过对亚波长偏振光栅结构参数的优化,可以得到高效率和高均匀性的分束。本论文主要研究内容如下:1、分析了亚波长偏振光栅的衍射特性,并说明近年来亚波长偏振光栅在激光合束中的应用。2、分析了光栅的理论研究方法,详细阐述了严格耦合波理论和等效介质理论的求解原理,并用严格耦合波理论计算了入射光为TE、TM模式和锥光模式的衍射效率。3、结合严格耦合波理论,建立光栅仿真模型,主要讨论了光栅层厚度、传输层厚度、光栅图案大小、光栅图案形状、光栅层数、占空比对衍射效率和相位延迟的影响。在光栅图案为矩形,入射光波长为1550nm,谐波次数为21,占空比为0.1818时,透射率为0.9846,相位延迟为1.01π。4、对亚波长结构的各项参数进行了优化,设计出满足要求的偏振衍射光栅,介绍了光栅制作主要技术和工艺流程。5、搭建矢量光学系统验证亚波长偏振光栅的分束特性,实现了一分二、一分三、一分四的分束功能。实验所得的效率分别为97.5%,84.3%和82.6%,均匀性则分别为0.95,0.91和0.91。