啁啾脉冲放大技术(Chirped Pulse Amplification—CPA)的应用促进了高能短脉冲激光技术的不断发展,为惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion—ICF)快点火提供了发展机遇。在ICF的高能短脉冲激光系统中,光栅压缩池的口径大小和损伤阈值限制了系统所能输出的脉冲能量及峰值功率。为了在大型钕玻璃啁啾脉冲放大系统中获得数千焦耳皮秒级(或亚皮秒级)的激光脉冲输出,必须有米量级的大口径高效率的衍射光栅,但由于大口径光栅制作难度很大(大面积曝光、大面积刻蚀及大面积均匀镀膜困难),目前通过小块光栅拼接的方式获得的大口径光栅是最佳的途径。光栅拼接存在错位误差、光栅缝隙、垂直角偏、水平角偏和母线偏转五种误差。应用光栅拼接基本原理和方法,提出了2×2光栅拼接机构的主要设计参数与目标,构建了轻量化、模块化的精密阵列光栅;通过粗调与精调相结合的微纳调整系统对子光栅的错位误差、垂直角偏和水平角偏三个误差进行调整。光栅缝隙和母线偏转则是通过光栅夹持组件侧面的夹持螺钉进行调整。由于外界振动及其结构漂移等因素对光栅拼接精度的影响,提出了两种微位移传感器和驱动器调整点的布置方法和控制算法,实现了对子光栅实时在位诊断的闭环控制。对光栅拼接机构进行了动力学性能分析,分析表明光栅拼接机构的稳定性满足要求;提出了先进的加工工艺与装配方法,降低了光栅拼接机构的自身误差,分析证明各项精度均满足光栅拼接精度要求。应用拼接机构对4块反射镜进行拼接,测试反射镜的整体共面精度达到拼接精度指标。光路实验表明,拼接调整机构可以快速实时地调整2×2阵列光栅达到要求的精度,且稳定时间大于1小时。