微电子技术领域,包括大规模集成电路,光子晶体材料及器件的发展使其关键技术尺寸开始进入纳米技术领域。由于现在微电子半导体芯片的集成度很高,而且几乎各种复杂的微加工形状均是周期性结构,因此对其关键尺寸及材料折射率等进行相关测试的计量技术就显得至关重要。本论文就针对周期性结构的计量技术作了详尽的介绍,并且阐述了光谱衍射理论对计量技术的重要性。本文详尽的介绍推导了周期结构几种常见的场模拟算法,其中重点研究了标量衍射理论,严格耦合波理论及Waterman方法。通过几种算法在理论中和相应仿真结果的对比来对其进行分析讨论,通过理论推导,总结出Waterman算法计算的限制性条件,并且将适应性正规化与消减截断误差相结合对Waterman算法进行适当改进。得出Waterman作为主要算法RCWA的一种补充这一结论,通过多个实例来对比改良前后的仿真结果,得到在某些情况下Waterman方法可以弥补RCWA的某些不足,对其起到补充作用这一结论,改进后的方法能够准确模拟刻蚀深度更大的周期结构的衍射场场量。最后根据相应的推导公式,通过编写Matlab及C++代码完成了相应算法的实现过程,并建立了相应的仿真平台。通过建立起来的仿真平台对多个实例进行模拟,来直观的对各类情况进行仿真。经测试,各项功能基本达到预期目标,证明了仿真平台的可靠性。