激光直写是衍射光学元件的一种先进制作技术，国内激光直写制作技术的水平远没有达到实际应用的要求。本文开展了直角坐标和极坐标激光直写光刻理论与工艺研究，激光直写制作的衍射光学元件已得到了实际应用，为进一步发展激光直写光刻技术奠定理论与实验基础。本文完善了激光直写光刻理论，分析了直写曝光中胶层内光场的分布，探讨了最佳曝光量的选择方案，利用ZEMAX软件进行光线追迹的结果和理论模拟十分相近，实验结果验证了理论模型的正确性，该理论模型对激光直写光刻技术研究具有重要指导意义。本文完成了直角坐标激光直写光刻技术研究，开展了离焦激光直写光刻的工艺研究，制作了光栅和网格分划板，线宽误差控制在10%以内。首次使用激光直写光刻方法制作了200mm×200mm金属网栅结构，制作精度很高，金属网栅的光电性能指标接近于理论设计值。本文在极坐标激光直写光刻技术研究中，解决了极坐标特有的关键技术，制作了同心环分划板，定位精度和线宽达到了设计要求。开展了球面激光直写光刻技术研究，分析了球面直写光刻工艺实验难点，提出了有效的解决办法，进行了初步的实验研究。