二元光学元件(DOE)在实现光波变换上具有许多卓越的、传统光学难以具备的功能，在现代科技的诸多领域中得到了广泛的应用。以将二元光学技术应用于ICF系统中为研究背景，针对ICF对DOE的特殊需要，对用于ICF系统中的衍射光学元件的设计、制作以及应用中的相关问题进行了深入、系统的研究。 基于衍射光学元件设计的基本理论和方法，在普通Dammann光栅设计基础上，提出衍射效率较高的矩形孔径光栅、坐标相位调制型光栅以及随机相位型光栅等的优化方法。对在二元光学设计领域中必然要用到的大规模优化算法进行了研究，并对几种二维相位光栅的设计结果进行了比较，使设计的光栅兼顾衍射效率高、光栅结构简单和加工误差宽容度较高等特点，为ICF系统中实现光束叠加的微光学元件的选择和设计提供依据。 提出利用时间脉冲调制的灰度光刻技术加工相位光栅，在搭建的实验装置上，利用明胶干版作为记录材料，获得了一次光刻制作相位光栅的实验结果。该方法对微光学元件加工技术的发展有促进意义。 根据ICF系统对相位光栅的要求，建立了误差分析模型，系统地分析了设计、加工、装调等各种误差对激光束耦合效率的影响，以及制作工艺，设计参数的变化和实验操作对均匀度，以及系统鲁棒性的影响。 本论文的工作为衍射光学技术在ICF中的应用提供了理论和技术基础，对于增加激光束功率、提高系统整体性能、降低系统复杂性具有重要意义。