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构建一种新型的衍射光学元件,有效限制了非设计级次衍射杂散光的影响,提高整个设计波段的衍射效率,扩展了衍射光学元件在宽波段领域的应用.通过层叠多个具有不同材料色散特性与相位高度的单层表面微结构,增加元件相位分布函数中的可变因子,实现设计波段内各波长光波的等效相位调制等于或接近2π的整数倍,对于可见光0.4～0.8μm波段,双层衍射光学元件的理论衍射效率可以达到96％以上.利用一个双层衍射光学元件替代萤石透镜消除混合光学系统的二级光谱,设计并制作了一套长焦距物镜,并提出利用系统调制传递函数(MTF)评价多层衍射光学元件衍射效率的方法,测试结果表明衍射效率在整个设计波段内以较高的数值平均分布.