随着微机电系统(MEMS)和微流体装置等微观领域对高质量塑料微焊接的需求日益增强,热塑性塑料激光透射微焊接逐渐成为人们研究的热点。近年来,国外已经开展了对热塑性塑料激光透射微焊接的研究,而国内对于该课题的研究还非常少。因此,开展热塑性塑料激光透射微焊接研究有着十分重要的意义。当前国外研究采用的焊接方法多为掩模焊接和扫描焊接,本文对一种新型的基于衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)的热塑性塑料激光透射同步微焊接关键技术进行研究。首先,介绍热塑性塑料激光透射微焊接原理,在此基础上,研究基于DOE的激光透射同步微焊接方法,搭建激光透射微焊接系统的光路,研究焊接系统中的激光器,焊接材料特性,焊接吸收剂,焊接夹具和焊接过程监测。其次,对衍射光学元件的基本设计理论进行详细分析,着重研究标量衍射理论,介绍基于标量衍射理论的衍射光学元件优化设计算法。接着,确定焊接系统衍射的类型,并建立相应的衍射模型;对传统的GS算法进行修改,做出一些改进;利用修正的GS算法对DOE进行设计,以正方形为目标图像模拟衍射结果,确定算法的加权因子,结果表明引入加权因子后具有更高的衍射效率和更小的均方差;对目标图像进行编码,分析振幅自由度和相位自由度对衍射结果的影响,模拟结果表明,同时引入适当的振幅自由度和相位自由度能改善衍射效果;本文还以复杂目标图像为例,进行DOE的设计,模拟结果良好;将自编程序与商品化软件进行比较,证明程序编制的正确性。最后,针对现有的Nd:YAG激光器,设计制备与其匹配的DOE,衍射实验结果表明衍射后光斑形状与目标形状基本保持一致。本文的研究为基于衍射光学元件的热塑性塑料激光透射同步微焊接研究奠定坚实的基础。