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摩尔定律和集成电路的发展一直推动着电子信息行业的技术进步，改变着社会的方方面面。维持摩尔定律的发展需要不断改进光学光刻技术来减小晶体管尺寸，而光刻机是光学光刻的核心设备。为了提高我国的集成电路和芯片发展水平，必须掌握高端光刻机的核心技术。在过去的几十年通过缩短光刻机曝光波长、运用分辨率增强技术，集成电路的发展一直遵循着摩尔定律，其中离轴照明就是一种常用的分辨率增强技术。离轴照明是通过光刻机照明系统中光瞳整形系统来实现。本论文主要针对光刻机光瞳整形系统的光学设计与相关仿真展开研究。 光刻机光瞳整形系统包括衍射光学元件、变焦准直系统和轴锥镜组。本文完成了对光刻机光瞳整形系统中变焦准直系统和轴锥镜组的光学设计，实现了各种照明模式下相干因子的连续可调。首先，根据光刻机照明系统中光瞳整形系统对各种照明模式的要求以及部分相干因子的调节范围确定了变焦准直系统的焦距变化范围，以及轴锥镜组的移动距离。其次，根据变焦系统的设计原理，设计出四组元变焦准直光学系统，同时根据轴锥镜的光束变换原理设计了平凹锥形镜和平凸锥形镜。 为了验证所设计的变焦准直光学系统以及轴锥镜组的性能，对变焦系统进行了仿真，对短焦、中焦和长焦位置的光瞳图案进行了分析。根据装配过程中衍射光学元件可能出现的偏心和倾斜，利用lighttools软件对光瞳整形系统进行了仿真，分析了偏心和倾斜对光瞳分布的影响以及光瞳特性参数的变化。