采用重铬酸盐明胶(DCG)记录的体位相全息光栅(VPHG)是一种折射率型全息图,具有高衍射效率、高性噪比、低散射、无鬼线以及优良的波长和角度选择性等特性。随着VPHG在天文光谱学、光通信、全息显示等领域的应用越来越广泛,对VPHG衍射性能的要求也越来越高。为此,本文开展可见近红外波段的高衍射效率VPHG的研制、探讨VPHG在多光束合束方面的应用以及有效提高VPHG衍射波前质量的方法,这对于进一步拓展VPHG应用范围具有重要的意义。本文首先介绍了DCG体位相全息光栅的国内外研究进展和现状,简要叙述了严格耦合波理论(RCWA),对VPHG的衍射特性进行了计算和分析。随后,提出了一种由反射式和透射式VPHG组成的、可用于532nm、633nm和808nm波长光的合束器件,给出该器件的模型和设计思路,并利用Gsolver和Matlab软件对光栅参数进行优化,获得了具有高衍射特性VPHG的设计结果,为研制高品质VPHG和高效率合束器提供理论指导。在理论计算和设计的基础上,采用DCG为记录介质制作反射式和透射式VPHG,通过对光栅记录、化学处理以及封装等工艺条件的反复调整,制作出了空频为5059lp/mm、布拉格波长为532nm的反射式VPHG,以及空频为1046lp/mm、布拉格波长为808nm的透射式VPHG;搭建衍射效率测量系统,实验测试了上述光栅的衍射性能,并与理论计算结果进行了比较和分析。搭建合束测试光路,实验验证了VPHG用于532nm和633nm激光束合束的可行性。最后,探讨了反射式VPHG衍射波前的改善方法,并对入射至该光栅不同表面时的透射波前变化进行了测试和分析。根据Zygo干涉仪测出的光栅空频为4807lp/mm、布拉格波长为633nm的反射式VPHG的衍射波前的初始结果,采用对光栅玻璃基底表面进行局部抛光的方法,最终获得了该光栅衍射波前像差的PV值从9.195λ下降为1.690λ,RMS值从1.630λ下降为0.209λ(照射光λ=633nm),为进一步开展VPHG衍射波前改善方法的研究提供了技术支持。