因为结构简单、设计灵活等特点,衍射光栅自从出现以来,就在光学中占有重要地位,成为一种常见的光学器件。随着研究的不断进展,光栅的发展也日新月异,高折射率差亚波长光栅在这样的基础上以其独特的优势在滤波器、激光器、探测器等光电器件中都得到着广泛的应用。通过对亚波长光栅结构参数的合理设计,不仅可以获得所需的反射率和带宽,还可以实现对光束传播方向的控制,因此亚波长光栅可以用来设计各种不同功能的器件。本论文主要以高折射率差亚波长光栅的相位调控特性为重点研究进行展开,研究了亚波长光栅的理论分析方法和设计方法,并基于二维汇聚光栅的设计对整个过程中发现的问题进行展开讨论实现优化。具体研究内容和创新性成果如下:1、依据高折射率差亚波长光栅的光场调控机制,设计了具有聚焦功能的非周期条形高折率差亚波长光栅和偏振不敏感非周期二维高折率差亚波长光栅,并提出了二维光栅的优化设计方案。2、发现了亚波长光栅焦距会随着光栅尺寸的不同而发生改变的现象。仿真结果表明,由于衍射效应的存在,一个较大的汇聚光栅,当光栅中心与边缘的相位差大于3 π时,光栅焦距才能趋于稳定,与设计值接近。该研究对以后光电子集成器件中汇聚光栅的精准设计具有一定的指导意义。3、设计并制备了偏振不敏感的二维亚波长光栅汇聚反射镜,光栅反射镜的尺寸为10.5 μmX 10.5μm,焦距为6 μm。搭建了测试系统,测试结果表明在1.55 μm的光照下,反射光能够实现汇聚,数值孔径为0.66,焦距处光场的半高全宽为1.338 μm,汇聚效率达82%。