机械刻划法是制作平面光栅的重要方法之一。深入分析了机械刻划光栅的等间距刻线弯曲和刻线位置误差对平面光栅分辨本领和杂散光等光谱性能的影响，对改善光栅质量和提高应用水平有重要的意义。根据费马原理，建立了单色平行光入射、含有刻线弯曲和刻线位置误差的平面光栅在焦平面上成像的光线追迹数学模型，研究了上述两种刻线误差对光栅光谱性能的影响。结果表明，刻线弯曲和刻线位置误差分别主要影响光栅弧矢和子午方向光谱性能，刻线弯曲对光栅分辨本领和杂散光影响较小。据此对光栅刻划机刻划系统进行了修正。修正后的刻划系统产生的刻线位置误差的统计平均值降低至原有幅值的一半以下，从而有效抑制了光栅杂散光。

光栅刻线误差与基底面型误差影响平面光栅衍射波前、分辨本领、鬼线、卫线及杂散光等光谱性能，研究光栅性能指标与光栅刻线误差及基底加工误差之间的因果关系，对提高光栅质量极为重要。根据光栅衍射中产生的源于刻线误差与面型误差的光程差，推导出了在光栅锥面衍射情况下的光栅刻线误差、基底面型误差、入射角θ、衍射级次m与衍射波前关系的数学表达式，得到构建非理想光栅衍射波前的理论模型。以理论模型为依据，采用干涉仪测量光栅对称级次衍射波前，实现在测量结果中对光栅刻线误差与基底面型误差的分离，并基于二维快速傅里叶变换分析光栅衍射波前，考察了刻线误差与面型误差对光栅性能指标的影响。借助此方法通过重构的光栅衍射波前，分析光栅分辨本领、鬼线等光谱性能，还可以反演光栅全表面刻线误差与面型误差的大小，为光栅基底加工、光栅制造和使用技术提供理论依据。