深刻蚀凹面衍射光栅是未来更小信道间隔、更多信道数波分复用器的首选方案。论文针对器件若干设计问题进行了研究,包括光栅基本结构的确定、平顶频谱响应设计、矢量模拟方法等。结合“光栅约束方程”概念和牛顿迭代算法,提出了确定凹面衍射光栅基本结构的“光栅约束方程的牛顿迭代算法”。该设计方法突破了传统的罗兰圆结构,可实现多种非罗兰圆结构设计,包括无像差结构、平场接收面结构、间插光栅结构、多衍射级结构等。特别地,该算法的应用可以拓展到“三维”结构的设计,例如阵列波导光栅和自由空间凹面衍射光栅。基于“光栅约束方程的牛顿迭代算法”设计实现的间插光栅结构,论文研究了“多聚焦点”方法实现光栅平顶频谱响应的基本理论。典型的两聚焦点和三聚焦点间插光栅结构是论文研究的重点,它们是其它更多聚焦点结构设计的基础。研究表明,多聚焦点间插光栅结构设计可实现器件平顶频谱响应,获得增加的3dB带宽。论文基于一种多层介质膜模型,分析了一种在反射型波导集成器件性能模拟中实用的双向束传播方法。根据深刻蚀凹面衍射光栅的结构特点,提出了双向束传播方法和角谱理论相结合的模拟方案。为验证双向束传播方法的可行性和有效性,选择了两种典型的反射型波导集成结构进行了模拟运算。最后,分别测试了凹面衍射光栅型和阵列波导光栅型波分复用器模块,并分析对比了测试结果。