大口径衍射光栅在很多领域中起着至关重要的作用,特别是在高功率激光啁啾脉冲放大系统中,所需要的脉冲压缩光栅口径可达到米级。单次全息曝光制作大口径光栅的难度很大并且耗资昂贵,而利用全息光栅拼接法在大基片上进行多次曝光来获取大口径光栅,可降低光栅的制造难度和减少制作成本。针对目前潜像光栅拼接法存在的诸多问题,课题组提出了逐区显影拼接法。然而在这种方法中会因为拼缝两侧光栅掩模槽形存在差异而产生衍射波面错位,这在检测光栅拼接误差时,会严重干扰到对拼接光栅横向位移误差的判断。因此本论文主要探究光栅拼缝两侧槽形差异所引入的衍射波面相位差对于横向位移误差判断的影响,提出一种基于衍射波前测量的光栅拼接误差判断方法。本论文主要有以下几个方面的内容:1、介绍了大口径衍射光栅的研究背景以及国内外的研究现状,简述了国内现有的全息曝光拼接方法,针对目前曝光拼接法存在的问题,引出逐区显影拼接法的工艺流程和对准拼接方法。因槽形差异会影响到对拼接光栅横向位移误差的判断,简述了计算槽形差异所引入的衍射波面相位差的必要性。2、根据严格耦合波理论给出了衍射光初相位的计算公式,编写了光栅衍射的相位计算程序,通过与商业软件的计算结果以及实验结果进行对比,说明了相位计算程序的正确性。3、根据光栅衍射相位移动定理,提出一种基于0级衍射波前判断拼接光栅横向位移误差的方法,采取单波长多角度测量或是双波长测量0级衍射波前的方法,获取光栅拼缝处衍射波面相位差,根据库匹配法搜索得到掩模槽形参数,再最终推导得出拼接光栅横向位移误差。实验中制作了两块槽形存在差异的拼接光栅,实验结果表明通过单波长多角度测量衍射波前法来推导拼接光栅横向位移误差具有可行性。4、讨论了光栅形貌差异对于多层介质膜光栅掩模的影响,通过理论计算,表明多层介质膜即使存在一定的膜层厚度误差,所提出的拼接误差判断方法对于多层介质膜光栅仍具有适用性。以衍射波面和衍射效率为评价标准,给出了刻蚀后多层介质膜光栅槽形的适用范围。实验上验证了拼接误差判断方法对于多层介质膜光栅的适用性。