大面积衍射光学元件(DOPs)广泛用于激光惯性约束核聚变(ICF)实验装置中,常见的有色分离光栅、光束采样光栅(BSG)、脉宽压缩光栅(PCG)和全息相位板等。PCG一般都是通过全息曝光法制作而成,这就需要经过均匀涂覆光刻胶这一重要步骤。基片上的光刻胶是否均匀关系到曝光剂量的一致性乃至于最终的PCG衍射效率的均匀性等。我国神光系统未来使用的PCG尺寸将超过1000mm,成熟的旋转涂覆法已经不能满足这么大面积的基片涂覆需求。BSG等的激光损伤一直是ICF的一项重要课题,激光在传输界面上的能量损失一方面会降低激光的有效利用率,同时会降低BSG的损伤阈值,在BSG表面涂覆减反膜是提高激光透过率的有效手段,其中以无污染引入的石英溶胶凝胶(sol-gel)涂覆最为合适。目前使用的提拉sol-gel涂覆法沿提拉方向上会出现有规律的调制,破坏BSG采样效率的均匀性。本课题基于大面积DOPs表面涂覆的需求,研究探索确实可行的光刻胶、sol-gel等表面均匀涂覆工艺,取得以下一系列成果：1、设计和搭建了小型弯月面涂胶机样机,设计了出胶均匀、液面稳定的涂覆器和胶盒系统,利用搭建的小型弯月面涂胶机样机顺利开展了200 mm×200mm的基片光刻胶溶液涂覆。针对光刻胶涂覆厚度和厚度均匀性检测的特殊需求,利用白光光谱测量光刻胶厚度,并设计了一套白光光谱的自动扫描数据采集系统,根据扫描光谱数据计算分析胶厚的分布和均匀性。2、利用小型弯月面涂胶机验证了光刻胶厚度与弯月面涂覆扫描速率的正相关关系。分析了基片与涂覆器间隙、气流控制、加热烘干设备等对光刻胶厚度和均匀性的影响。根据实验结果,得出系统和环境的稳定性是弯月面均匀涂覆的关键。在净化室空间内,通过控制系统和环境稳定性,成功的在200 mm×200mm的基片上涂覆了平均厚度522 nm,P-V偏差小于3%,相对均方根偏差(nrmsd)小于0.5%的光刻胶,且涂覆工艺具有很高的重复性。3、设计搭建了WYTJ-1500大型弯月面涂胶机系统并根据系统的力学结构分析,优化了系统的机械结构。设计制作了重复定位精度5μm内的胶盒开关和升降控制系统。选择合适的直线电机等设备提高系统稳定性。设计制作了翻转台等辅助设备。利用“逐次逼近各半调整法”开发了基片目标位置回归程序,在此基础上,开发了手动涂覆的控制界面,并制定了一套大型弯月面涂覆的工艺流程。利用玻璃模拟大面积基片,分析了涂覆器槽宽、液面气泡、间隙稳定性和气流调节等对涂覆均匀性的影响。通过将涂覆过程中间隙的稳定性控制在小于30 μm的范围等系统稳定性控制,实现了1200 mm×420 mm基片的光刻胶厚度均值622 nm,峰谷值(P-V)偏差小于5%的均匀涂覆。4、利用小型弯月面涂胶机对玻璃表面做石英颗粒sol-gel减反膜涂覆,观察并分析减反的效果。模拟计算各种减反膜涂覆厚度和槽深变化等对BSG衍射效率的影响,对BSG光栅面做弯月面sol-gel减反膜涂覆,观察涂覆效果并测量衍射效率的变化,分析衍射效率变化的原因。