本论文对Ⅳ型凹面全息光栅参数优化和误差分析方法做了较为深入的研究。第一，在Ⅳ型凹面全息光栅参数优化方面，首先推导了基于费马原理的光程函数光栅像差理论和光线追迹理论，并针对光程函数像差理论的优点和不足做了改进，引入了像差平衡思想，建立了新的光栅优化函数，提高了运算效率和光栅的光谱性能。其次，推导了球面波记录Ⅳ型凹面全息光栅衍射光与像平面交点的表达式和点列图均方根优化函数，引入遗传算法对Ⅳ型凹面全息光栅均方根优化函数进行求解，进一步提高了光栅的光谱性能；最后对非球面波记录光路的像差理论进行了探索性研究，给出了优化设计结果，为高分辨本领Ⅳ型凹面全息光栅的优化设计奠定了基础。第二，在Ⅳ型凹面全息光栅参数误差分析方面，首先，建立了Ⅳ型凹面全息光栅光谱带宽的评价函数和平方和优化函数，分析了Ⅳ型凹面全息光栅使用结构和制作结构的参数误差对光谱带宽评价函数的影响，并讨论了这些参数误差之间的相互补偿作用，给出了Ⅳ型凹面全息光栅制作及使用过程中参数误差的补偿方法。其次，利用蒙特卡罗法对Ⅳ型凹面全息光栅制作和使用过程中光栅基底绕空间坐标系三个坐标轴的旋转误差和沿三个坐标轴的平移误差对光栅光谱带宽评价函数的影响进行了建模和分析，找出了制作和使用过程中Ⅳ型凹面全息光栅基底定位时较为敏感的误差因素，理论指导了Ⅳ型凹面全息光栅制作及装调过程中基底定位误差的分析和分配。第三，在Ⅳ型凹面全息光栅制作工艺方面，着重分析了Ⅳ型凹面全息光栅曝光工艺和显影工艺的理论模型，模拟了曝光工艺中潜像光栅和显影工艺中实际光栅槽型的演化过程，并简要介绍了曝光工艺和显影工艺的实时监测方法，为Ⅳ型凹面全息光栅的制作提供理论指导和实验依据。除上述三个方面的研究外，本文还对小型宽波段多光栅单色仪的设计理论进行了探索性研究，设计了一款响应波段为400-2500nm的小型三光栅单色仪，对该单色仪所用的三块Ⅳ型凹面全息光栅进行了优化设计，提出了双层旋转平台扫描结构，并分析了Ⅳ型凹面全息光栅的参数误差和双层平台结构误差对该单色仪性能的影响，为小型宽波段光谱仪的设计奠定了基础。