建立快速准确的空间像模型在计算光刻领域中占有重要地位,是逆光刻掩模优化等逆向求解问题的基础。为了达到快速计算的要求,现有的波像差检测技术或逆光刻技术通过近似畸变空间像,只提取波像差线性项影响进行反演拟合。随着检测精度要求的不断提高,只考虑波像差对空间像的线性影响已经无法满足发展需要,计算仿真二阶或更高阶波像差耦合项引入的畸变空间像成为急于解决的问题。因此本学位论文发展了基于交叉传递函数的畸变空间像模型,可作为计算光刻中正向仿真模型,并能够快速计算波像差引入的畸变空间像。基于Hopkins成像原理建立了交叉传递函数的快速算法,将频域中复杂的积分运算转化成为空域中的乘积运算。采用隔点抽样平均的方法实现高分辨率光源下的交叉传递函数计算。利用MATLAB计算软件的仿真实验验证了交叉传递函数的可行性。研究了精确的空间像计算方法,推导了二元掩模的频谱计算方法。利用完整的交叉传递函数,直接得到空间像频谱表达,利用矩阵运算性质计算空间像光强。MATLAB计算结果与商业软件PROLITH仿真结果比较,误差在10-4数量级,验证了模型正确性和有效性。引入了三阶互相关的概念,应用其数学性质,发展了波像差引入的畸变空间像模型。畸变空间像可以分解为各级次波像差影响的代数和,用来快速计算高阶波像差耦合影响。利用畸变空间像的对称性质,进一步简化计算,优化算法。MATLAB的模拟仿真,进一步验证了波像差引入的畸变空间像的可行性。波像差引入的畸变空间像是空间像计算方法的发展,作为高精度波像差检测技术的基础模型,可用来发展逆光刻等一系列技术。