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因为飞秒激光与材料相互作用时具有热效应区域小、加工精度高以及操作方便等优点,所以被广泛应用于光栅的制作。本文基于飞秒激光三维加工在石英玻璃内制作了一系列的一维、二维以及立体光栅,研究飞秒激光参数以及光栅自身结构对光栅衍射效率的影响,探索刻写较高衍射效率以及较高密度光栅的方法和技术,全文主要包括如下三个方面的研究内容：1.飞秒激光和光栅刻蚀参数对平面一维光栅衍射效率的影响。(1)飞秒激光功率对光栅衍射效率的影响；(2)飞秒激光偏振方向对光栅衍射效率的影响；研究表明,利用重复频率为1KHz钛宝石飞秒激光放大器在石英玻璃内部制作一维光栅,激光偏振方向和激光功率均对光栅衍射效率有较大的影响,保持激光功率和平台的移动速度都不变,当平台的移动方向与激光偏振方向垂直时,光栅衍射效率比当平台的移动方向与激光偏振方向平行时,提高了2.83倍,改变激光功率是0.47mW-2.06mW,光栅的衍射功率先增加后减小,当激光功率为1.6mW时,具有最好的衍射效率。2.光栅层数对光栅衍射效率的影响。包括(1)光栅层数对一维光栅衍射效率的影响,保持激光和光栅刻蚀参数不变,在石英玻璃内部分别刻写周期均匀的一维光栅,研究发现,随着光栅层数的增加,光栅的衍射功率也在逐渐的增加,当光栅层数为6时,其衍射效率比单层一维光栅的效率提高了6.7倍；(2)光栅层数对二维光栅衍射效率的影响,在相同参数下,我们分别制作了二维平面光栅和多层二维光栅,与一维光栅类似,二维光栅的衍射功率也随着层数的增加而增加,当光栅层数为3时,其衍射效率比单层平面二维光栅的效率提高了5.15倍。3.飞秒激光制作高密度光栅方法研究。研究表明,在石英玻璃内刻写两层具有相同周期一维光栅,如果第二层不置于第一层正下面,而是偏移半个周期,则奇数级的衍射功率变小,而且随着层与层之间距离的减小,这种现象更为明显；以这样的双层光栅为一个单元,在其正下方刻写多周期这样的结构,发现随着层数的增加,奇数级的功率在逐渐的减小，偶数级的功率在不断的增加，很好的实现了光栅常数减小一半、密度较高光栅的衍射效果,为用飞秒激光刻写具有较高密度和衍射效率的光栅提供了好的方法。