步进扫描光刻投影曝光系统和激光投影显示系统，是以激光作为光源的投影系统，是现代光学技术在生产和生活中的重要应用。均匀照明系统是激光投影系统的主要子系统，变换激光出射的光束，形成投影系统预期的光能分布，为投影系统提供光能。　　 激光的光谱是线谱，带宽窄，色纯度高，谱线丰富，而且功率高。合理选择某些特殊波长的激光作为光源，激光显示可以实现大色域、大屏幕显示，显示色纯度高、颜色鲜艳的颜色。这将促使投影显示技术发生革命性的变化。　　 准分子激光的波长短、带宽窄。这使全熔石英制作的高数值孔径投影物镜的应用成为可能，促使光刻投影曝光系统的分辨力由0.5μm迅速提高到38nm，并向28nm挺进。而且大功率的准分子激光器增加了投影曝光系统的输出光通量，缩短曝光时间，提高生产效率。对300mm硅片，ASML公司最新的浸没式光刻机TWINSCANNXT1950i的生产效率已达到175wph。这些优点促使高分辩力的光刻投影曝光系统均采用准分子激光器作为光源。　　 高功率激光光束能量分布极不均匀且，空间相干性高，采用激光光束直接照明，不易形成均匀照明，且经散射后的激光光束易形成散斑噪声。针对激光光源的特殊性，本论文主要研究了如何形成均匀照明和如何抑制激光的散斑噪声两个方面的问题。首先，在忽略激光相干性的条件下，研究了光学积分器的性质和形成均匀照明的方法。其次，研究了激光光源相干性引起的散斑噪声的抑制途径。　　 在忽略光束相干性的条件下，本论文研究了包含光学积分器的照明系统，研究了提高光照度均匀性的方法，获得了提高照明系统均匀性的途径。详细地研究了光棒和复眼透镜两种光学积分器的光学性质，并分别构造了与积分器相匹配的辐射源。分别在两种光学积分器构成的均匀照明系统中，在适当的位置放置衍射元件形成这种辐射源。仿真结果表明，这样的照明系统能够在照明区域上形成理想均匀的光能分布。辐射源的性质存在10％的偏差时，仿真结果表明对照明均匀性的影响可以忽略。　　 研究了偏振光在熔石英表面折射和全反射的性质，表明进入复眼透镜的光束孔径角小于10°时，可以忽略复眼对光束偏振态的影响，而光棒存在较大的退偏效应。　　 研究了相干的激光光束散射引起的散斑。将投影系统中的散斑分为一次散射散斑和二次散射散斑。研究了在照明系统中，利用位相调制器件抑制散斑的技术，获得了一次散射散斑和二次散射斑衬度的变化规律，并进行了仿真验证和实验验证。　　 上述研究的成果，为激光投影系统的均匀照明系统设计提供了参考。本论文分别给出了光刻投影曝光系统和激光投影显示系统的均匀照明系统的设计实例。