二元光学元件在激光光束整形技术、光谱分析技术等领域具有重要的应用前景。本论文介绍了目前几种常用的激光匀束系统和设计方法,以及一些用于抑制高级衍射的手段后,针对中国科学院微电子研究所纳米加工与新器件集成实验室拥有的355nm波长紫外激光器的光束特性及实际用途,以二元光学理论为基础,相继设计并制备了能够改善激光波前均匀性的阵列光子筛匀光器及提高光谱系统的信噪比与精密度的准正弦反射式单级衍射光栅。在理论上研究了二元光学元件对激光波面的整形作用及一些用于实现二元光学元件设计的计算方法。根据二元光学理论分别设计了两种新型二元光学元件：阵列光子筛匀光器和准正弦反射式单级衍射光栅。针对阵列光子筛匀光器使用波长及主焦距编写程序计算单元阵列光子筛参数,根据计算数据,使用MATLAB软件对匀光器进行仿真模拟,再使用LEDIT软件绘制版图并加工制作。选择以光子筛为基本单元的阵列形式,对实验室355nm波长的激光器进行匀光,设计元件尺寸为50.9mm×50.9mm,阵列数目为300×300,单元最外环孔径为2.318um,主焦距lmm。利用集成电路格式数据处理LEDIT软件绘制相应的QSRG图形,并生成电子束曝光的GDSII格式文件,采用微电子平面制版工艺加工制作成准正弦反射式单级衍射光栅。准正弦反射式单级衍射光栅单个栅条分成多个方形单元,这些单元沿x轴按正弦函数分布,可沿着y轴独立随机的移动,图形的整体尺寸为8mm×8mm,由40um×40um的方形单元组成,最小结构尺寸为20um。采用显微镜来观察元件的形貌,再分别对两种元件进行实验验证。实验结果证明：阵列光子筛匀光器能够有效改善激光波前的均匀性,准正弦反射式单级衍射光栅能够有效抑制高级衍射。