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计算机光学元件基于光波衍射理论，通过在片基上刻蚀产生两个或多个台阶深度的浮雕结构，形成纯相位并同轴再现，使其具有极高的衍射效率。其分析方法包括几何理论法、标量衍射理论法和矢量理论法。其制作根据元件表面的相位分布函数，反推出相位分布，再按照相位分布等级N，制作n个二元振幅型掩模版，最后进行光刻和离子束刻蚀。