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在光学数据处理系统，光学逻辑器件以及光学双稳态器件等众多技术领域中都需涉及到将单一的输入转化为多信号输出的问题，光学分束器件可以实现上述要求。实现光学分束器的方法很多，基于夫琅和费衍射原理设计的.由H。Dammann提出的达曼光栅因其效率高，光束分布均匀性不受入射光强分布影响等优点，成为目前最有效的分束器件之一。此后，随着对衍射效率、光斑均匀度要求的提高以及工艺水平的改善，相继提出了各种变异型的达曼光栅。本论文将镜像对称结构引入达曼光栅，设计出反转对称型达曼光栅，并对多值位相达曼光栅进行了理论设计，其主要内容如下：
1.反转对称型达曼光栅的设计与制造。最初奇数达曼光栅的零级衍射级次光强的计算公式与其它衍射级次的计算公式形式完全不同，零级衍射光斑对位相误差极其敏感，这会影响光斑阵列的均匀度。采用周期内位相突变点镜向对称，前玎后半周期位相相差π结构设计的反对称型达曼光栅。可使其零级衍射光斑强度仅是位相的函数，因此可消除零级谱点。相对于消除所有偶数级次的偶数达曼光栅，反转对称达曼光栅保留了各高级偶次级光斑。鉴于反转对称达曼光栅的各高级谱点光强均匀度不受位相变化的影响，可采用同一块掩模版，通过不同的刻蚀深度增加或消除零级光强而不影响其它高级光斑的均匀度。运用快速下降算法，求解出分束比从1×4到1×14的二值和多值位相反转达曼光栅的数值解，实验上设计了1×6的反转对称达曼光栅的模版，运用不同刻蚀深度制作出消除零级的1×6(光斑分布与偶数达曼光栅不同)和添加零级的1×7(光斑分布与奇数达曼光栅相同)光栅。更重要的是，通过将两个一维达曼光栅正交，实现了无中心光强的6×6二维阵列分布，这是以往的一维奇数和偶数达曼光栅通过正交所无法实现的。
2.多位相达曼光栅的理论设计。达曼光栅的位相通常取二值，虽然这便于大规模集成电路技术加工达曼光栅，但是同时也限制了调制参数的个数，导致其衍射效率较低。增加位相调制参数虽然可以有效提高衍射效率，但是同时也增加了评价函数的复杂度，加大优化难度。计算出分束比高达1×64二值位相达曼光栅的快速下降算法对于分束比大于1×7的多值位相达曼光栅搜索不出合适的解(均匀度小于10-4)。本文采用令周期内位相突变点关于中点镜向对称，令相等正负衍射级次相等的方法简化评价函数，减小理论设计的难度，并成功求解出分束比从1×3到1×15的多位相达曼光栅数值解(均匀度小于10-4)。