光栅作为重要的衍射元件,在众多领域中有着重要的应用,其加工方法多种多样,然而缺点也很突出。超快激光由于具有超短脉冲、超高能量密度、非线性加工等特性,可以实现超精密空间三维微加工。相较于其他的加工方式,超快激光加工效率高、对环境友好、工艺简单、成本低廉、质量与精度高、可重复性高,因此使用超快激光制备光栅非常有必要。本文以单晶硅为材料,使用实验和模拟相结合的方法,对飞秒激光制备90°顶角的中阶梯光栅进行研究,实验着重于使用飞秒激光直接刻写和多线条刻写两种加工方法制备90°顶角中阶梯光栅,模拟着重于对不同入射波长和不同入射角下光栅衍射效率变化分析。本文的主要研究内容和结果如下:（1）通过控制单因素变化,研究了飞秒激光加工参数对槽形结构（槽宽、槽深等）的影响,在最优参数下,运用飞秒激光直接刻写出与理论相近的周期30μm、90°顶角、V型槽结构的中阶梯光栅。研究结果显示,直写的中阶梯光栅结构清晰、线条均匀,与理论相比,实际加工的光栅误差主要有槽深与槽宽存在偏差、顶端存在平台、底部凹凸不平、光栅槽两边不对称以及斜边存在一定弧度等几个方面。（2）基于时域有限分析法,建立仿真模拟,对理论的周期30μm、90°顶角、V型槽结构中阶梯光栅进行分析,研究结果显示,TE与TM在波长域上基本重合,在800 nm波长下,-53级集中了大部分的反射能量;当入射角度发生变化时,-53级反射的能量越来越少,更多的能量集中到其他衍射级上;在45°入射时,横电波（TE）衍射效率达到最大值。针对实际加工过程中宽度与深度的偏差问题,分别以±2μm、±1μm的偏差进行模拟分析并与理论槽形结构的数据进行对比,研究结果显示,随着实际加工槽宽的变大,-53级峰值衍射率所对应的波长越长,理论的峰值衍射效率要高于实际加工的峰值衍射效率。（3）针对较大周期90°顶角的中阶梯光栅,介绍了一种利用多线条刻蚀单个槽结构的方法,并利用这种方法,成功制备出了三种90°顶角的大周期光栅:周期80μm和120μm中阶梯光栅槽形为等腰直角三角形,104μm光栅槽形为非等腰直角三角形,研究结果显示,制备的光栅线条均匀、结构清晰,证明了这种方式在制备大周期光栅方面具有可行性;相比于对称槽形,非对称槽形在刻蚀制备时,操作控制难度更大,与理论槽形的形貌相似度更低,槽边界的直线度更差;在总体形貌上,非对称槽形的光栅在槽顶角与槽底角缺失较为严重,而对称槽形的光栅质量相对要好。