随着光学在各个领域的实际应用的普及,光学元器件越来越多的被广泛应用,光栅作为常用的元器件也逐渐被人们重视起来。光栅和传统的具有双折射晶体相比较,具有体积小、易集成、价格低点等优点,所以引起了人们的重视,也针对其特性进行了更多的研究。本文旨在金属表面加工V沟槽,在V沟槽侧壁加工亚波长光栅结构,利用光的衍射原理达到金属表面结构的着色的目的。金属结构着色也因其保存时间久、不易仿造等特点逐渐被应用于防伪、信息存储等各个领域。金属表面着色的方法可以分为两种:非机械加工法和机械加工法。非机械加工方法的原理可大致分为元素转移和能量转移两种,非机械加工方法普遍存在过程可控性不强,着色不均匀,对环境要求高,成本高等缺点。现在已存在的机械加工方法有很多种,比如基于AFM的刻划加工、椭圆振动切削加工、使用光栅刻划机加工及基于探针轨迹运动的微加工装置加工等,但这些方法有的不能够实现大面积加工,有的加工效率过低,不能实现高效的加工,与传统的高频加工方式快刀自激振动加工相比,应用二维剪切压电陶瓷可以大大的节约成本并可以通过调节平移台运动行程扩大加工范围,所以本文主要对二维剪切压电陶瓷驱动刀具加工亚波长光栅的工艺进行研究,旨在能够尽可能的提高加工频率,进而比现有其他方法更加高效的进行光栅加工,以达到低成本高效率的加工微纳结构的目的。首先,设计一种基于二维剪切压电陶瓷的微结构加工装置,使其可以控制针尖做螺旋运动,并可以达到较高的加工频率;对二维剪切压电陶瓷的特性进行理论研究,探究其振动幅值的影响因素,并对其在不同输入参数下的振动幅值进行标定,为后续的仿真及加工提供应用参数。其次,对加工装置的加工原理进行研究,模拟刀具运动轨迹,分析不同的加工方式及工艺参数对光栅结构的参数的影响,之后采用时域有限差分法建立模型,应用FDTD solutions对结构进行光学仿真分析,分析光栅的分光性及衍射效率,并对光栅方程对光栅的衍射进行理论计算,为后文的实际加工提供指导。最后,在计算与仿真分析的基础上进行光栅结构的实际加工,对不同工艺参数下的表面质量进行分析对比,并观察其衍射情况,探究不同的加工方式及工艺参数对光栅的颜色反应的影响,在实验中逐步提高加工频率,探究不同频率下光栅的表面质量,并评价其颜色反应的好坏,最终在大量实验及分析下,选择可以加工出符合要求的、加工出的光栅表面质量较好的加工频率,并根据所需颜色要求确定具体加工参数,编写程序,完成复杂图案的加工。