衍射光栅在光谱分析、精密计量、激光脉冲压缩等领域有着广泛的应用。制作全息光栅的传统方法是用两束准直后的相干光在空间形成干涉条纹,对表面涂有光刻胶的基板进行曝光。该方法存在两个问题:一是曝光干涉场的缺陷被记录在光刻胶中,导致光栅栅线弯曲、表面粗糙,在宏观上体现为光栅的杂散光,影响光谱仪的检出限;二是准直透镜的口径会限制所制作光栅的尺寸,难以制作出高功率啁啾脉冲放大系统中使用的大尺寸脉冲压缩光栅。本论文研究一种新型的宽光束扫描曝光方法,用于解决上述问题。扫描曝光方法的核心是利用由参考光栅或潜像光栅所产生的干涉条纹,在扫描过程中实时调整曝光干涉条纹相对基板的位相和姿态。论文分析了扫描曝光的原理,以及基于参考光栅或潜像光栅的条纹锁定原理。在低杂散光光栅的制作中,令基板在曝光干涉场中沿光栅矢量或栅线方向匀速移动大约1000个光栅周期的距离,利用参考光栅来监测曝光干涉条纹的位相,并利用声光调制器或压电陶瓷对其进行调整,使其相对基板保持静止。这种方法通过扫描平均来消除曝光干涉场的高频误差,从而降低光栅的杂散光。利用这种方法制作出的扫描曝光光栅,其栅线弯曲度和表面粗糙度与静止曝光光栅相比有显著改善,1级和2级衍射主谱线周围的杂散光分别降低了30%和80%。这是一种便捷实用的制作低杂散光光栅的方法。在大尺寸光栅的制作中,令基板匀速通过曝光干涉场进行扫描曝光,同时利用基板上已曝光区域形成的潜像光栅,来调整曝光干涉条纹相对基板的位相和姿态。在扫描曝光过程中,用光电倍增管快速锁定曝光干涉条纹的位相;用电子倍增式CCD慢速锁定曝光干涉条纹的方向,同时修正由潜像光栅衍射强度变化导致的位相锁定误差;用线性曝光技术实现静止曝光向扫描曝光的平稳过渡,有效地避免了曝光接缝的产生。这种方法利用基板上已曝光区域形成的潜像光栅进行曝光干涉场的调整,实现了光栅尺寸的扩展。利用这种方法制作出了尺寸为200 mm×100mm的扫描曝光光栅,其占宽比在光栅矢量方向上的分布的偏差小于0.03,1级衍射波面误差峰谷值小于0.25λ。这种方法有望扩展到更大尺寸光栅的制作之中。