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对超衍射理论进行了研究和分析，通过利用优化算法设计了对应于横向、纵向，特别是三维超衍射的3种二元相位元件；模拟结果表明在飞秒激光微加工系统中，考虑双光子效应，这种相位元件的超衍射性能尤为理想．讨论了光源的光谱范围对相位元件超衍射效果的影响，结果表明当光谱较窄时，超衍射性能几乎与使用单波长光源时一样．所设计的超衍射相位元件可以应用于飞秒激光加工系统．