罗兰光栅作为罗兰光栅光谱仪的核心分光元件对整个仪器至关重要, 罗兰光栅在制造和使用过程中主要存在刻线误差、光栅的曲率半径误差和定位误差。采用光线追迹的办法分析罗兰光栅的各种误差对罗兰光栅光谱仪接收能量的影响。结果表明: 曲率半径误差对Ⅳ型罗兰光栅光谱仪影响较小, 刻线误差必须控制在-0.2~0.15l/mm刻线以内, x方向定位误差严格控制在-0.055~0.025mm之间, y方向定位误差控制在-0.03~0.015mm之间, 罗兰光栅光谱仪对光栅绕z轴旋转误差最为敏感, 控制在10-3度量级。通过对罗兰光栅误差的分析, 为罗兰光栅光谱仪的高效利用和研制奠定了基础。

扫描干涉场曝光系统中的干涉条纹周期是相位锁定系统的重要参数，其设定值与名义值之间的偏差会引起相邻扫描间的干涉条纹相位拼接误差。为获取以扫描曝光方式所制作光栅的衍射波前特征，根据步进扫描曝光的特点及动态相位锁定的工作原理，建立了扫描曝光的数学模型，给出了曝光刻线误差及曝光光栅周期的变化规律，并进行了相关实验验证。结果表明，相位锁定中周期设定误差会带来周期性的刻线误差。曝光光栅周期会随周期设定值的变化而改变，当周期设定误差较小时，曝光光栅周期等于周期设定值。对于曝光光斑束腰半径为0.9 mm、曝光步进间隔为0.6 mm、曝光条纹周期为555.6 nm的系统参数，周期设定的相对误差小于278×10-6时，周期性的刻线误差小于1 nm。若要求曝光对比度大于0.9，则周期设定的相对误差需要控制在92.6×10-6以内，周期设定值及曝光光栅周期的可变范围为102.8 pm。

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。