如今,超短脉冲激光技术已成为探测微观世界的主要手段,也是推动物理、生物、化学、信息等一系列学科领域发展的关键技术。超短脉冲激光的广泛应用,离不开具有广泛自由度的色散调控器件,以得到最短的激光脉宽。另一方面,啁啾脉冲放大（CPA）是目前获得高峰值功率超短脉冲激光的重要方式。在CPA中,展宽器与压缩器以及材料之间的色散匹配会直接影响最终的压缩脉宽以及光束质量。因而,为迎合超短脉冲激光的发展需要,需要一种能够对脉冲激光完成大范围、高自由度色散调控的光学元件,例如棱栅对,对超短脉冲激光的脉宽进行调控。而棱栅对高自由度的色散调控特性也使得对其运行参数的设计变得尤为重要。本文针对反射式棱栅对的结构特点,对其内部光路,及引入色散进行了系统分析,对不同入射角度下的反射式棱栅对能够提供的色散量进行了解析推导。在不同入射角度下,由于入射光经历的折射、反射光路存在差异,棱栅对引入的色散量会随入射角度的不同而发生变化。更为重要的是,入射角度的变化甚至会造成棱栅内部光路的根本性变化,进而,棱栅对会表现出不同的色散特性。根据棱栅内部折射、反射光路的不同,可大致将其分为三种不同的光路模式。而在具体的不同入射光波长、棱镜折射率以及光栅常数等设计参数下,所述光路模式并非必然存在。基于不同光路模式下的棱栅衍射角与入射角度以及各棱栅参数之间的几何关系,文中归纳并给出了相对应的色散计算公式。以BK7材料为例,详细讨论了不同棱栅参数下,棱栅内的潜在衍射光路,进而得到不同入射角度下,棱栅对引入的二阶色散（GDD）,三阶色散（TOD）,及其比值（GDD/TOD）的变化规律,并通过与光栅公式对比,验证其正确性。结果显示,通过微调入射角度,可以较大范围的改变棱栅对GDD与TOD的比例,甚至正负关系,可广泛应用于各类超快激光系统以及应用需求。最后,为得到最优的衍射效率,在固定以littrow角度入射的工作条件下,文中给出了在不同光路模式下,棱栅的二阶、三阶色散及其比值GDD/TOD随棱栅参数的变化情况。结果显示,即便在固定以littrow角度入射的工作条件下,通过合理设计棱栅参数,令棱栅对可以工作于不同的光路模式,同样可以得到正的,或者负的二阶/三阶色散比。对反射式棱栅对高自由度的色散控制,不仅能够丰富对超短脉冲激光脉宽的调控手段。对克服CPA系统中由于材料色散与展宽器、压缩器色散的不匹配,所造成的脉宽无法完美压缩的技术问题,完成脉宽小于百飞秒的超短脉冲激光的CPA放大,具有重要的应用价值。