位相型达曼光栅分束器由于衍射效率高、分束强度均匀性不受入射光波分布影响等特点已成为目前广泛使用的分束器件。双层位相光栅分束器由于引入了更多的设计自由度,可有效的提高设计级次的衍射效率,提高器件性能。本文从普通光栅的衍射理论出发,基于标量衍射理论对达曼光栅的分束特性进行了探讨,进而引入双层结构增加设计自由度以提高分束性能。通过遗传算法对光栅周期内的突变坐标进行了优化设计,并对设计结果进行了数值模拟。利用电子束直写掩模、光刻及反应离子束蚀刻等技术完成了器件的制作,解决了双层结构套刻过程中的对准问题,同时分析了各环节中的相关工艺参数对器件图形的影响。通过wincamd光斑探测器测试了器件的衍射效果。实验结果表明,对于分束比为5的双层位相光栅分束器,其衍射效率可达到90.3%,是一种有效的提高分束器性能的设计方法。分析了制作过程中引入的突变坐标误差、深度误差、双层结构对准误差及槽型陡度误差对器件性能的影响。