Ⅳ型凹面全息光栅是一类重要的分光元件，它具有自聚焦和消像差特性，在现代光谱仪器中有着广泛的应用。但是，由于设计和制作比较困难，国内一直难以批量提供Ⅳ型凹面全息光栅产品，影响着我国光谱仪器的发展水平。在“十一五”国家科技支撑计划重大项目“高分辨分光器件的研制与开发”课题的资助下，开展了Ⅳ型凹面全息光栅的设计工作以及Ⅳ型凹面全息光栅制作中的涂胶模型建立和工艺研究。第一，利用光栅的波前消像差设计理论，对光栅面型为非球面时的设计理论进行了整理和简化，得到了适用于濑谷-波岡型单色仪的Ⅳ型凹球面全息光栅的设计方法，并对Ⅳ型凹面全息光栅的面型为凹球面时的像质评价方法做了讨论。第二，对现有的涂胶方法进行了系统的对比，选择了适用于Ⅳ型凹面全息光栅光刻胶涂布的离心式涂胶方法，建立了相应的涂胶数学模型。基于流体力学理论对旋转凹球面上的光刻胶做了受力分析，根据凹球面的面形给出了流体方程的边界条件，经过推导得到了光刻胶厚度随时间变化的表达式，并引入和建立光刻胶蒸发速率对涂胶基底面形的响应关系式，得到了一个描述光刻胶厚度随转速、基底面形及光刻胶参数变化的多项式方程，即普遍意义上的凹球面基底离心式涂胶模型，由此可以计算和分析不同物理简化条件下的光刻胶厚度分布规律。第三，对Ⅳ型凹面全息光栅制作中的关键工艺进行了归纳和分析，提出了在凹球面上光刻胶厚度的无损测量方法，进而从实验的角度验证了所建立的涂胶模型的实用性。