在大型激光装置中,光束受光学元件的表面缺陷、介质热效应和非线性效应等因素影响,导致传输过程中引入了振幅或者相位调制,使其光束质量下降。光束质量是激光输出功率受限的主要原因之一,为了提升激光的光束质量,高功率激光装置中需要采用必要的空间滤波器,有效除去光束中部分非线性增长较快的中高频空间频率成分,改善光束的近场和远场均匀性,大大提高光束质量。早期的空间滤波研究工作主要着重于单色光和准单色光,如传统的4F空间滤波器、狭缝滤波器和基于布拉格体光栅的角选择空间滤波器等。随着超快激光技术的发展,激光的脉宽已经低至飞秒、甚至阿秒量级,因而激光具有一定频谱宽度。传统的空间滤波器并不能满足宽带光的滤波需求,如何针对宽带光进行滤波,获得高光束质量的宽带激光输出是一个重要的研究课题。本文以浮雕光栅为色散元件,布拉格体光栅为滤波元件组成宽带光学滤波器,并对其光学传输特性进行分析与优化,主要开展了以下研究工作:(1)研究和分析了宽带光学滤波器的理论模型,并建立三块式与四块式两种宽带光学滤波器的结构模型。针对中心波长1053nm,工作带宽200nm,高系统衍射效率等要求,优化设计了三块式宽带光学滤波器及给出结构参数;针对中心波长1053nm,工作带宽可调谐的要求,优化设计了四块式宽带光学滤波器及给出结构参数。结果表明:三块式宽带光学滤波器的系统衍射效率与闪耀光栅和体光栅的光栅周期有关,光栅周期越大,其衍射效率越高,系统衍射效率最高达到了78.2%。四块式宽带光学滤波器的工作带宽与矩形光栅的槽深有关,光栅槽深越小,工作带宽越大,其工作带宽最小为50nm,最大达到了240nm。此外,两种宽带光学滤波器的截止频率选取要接近或略小于想要滤除的空间频率,才能使滤波光束的近场对比度与调制度明显下降,功率谱密度曲线上的特征频率明显降低,得到良好的滤波效果。同时,利用Matalab编译了体光栅参数设计和宽带光学滤波器参数设计的可视化界面。(2)研究了两种构型的宽带光学滤波器中闪耀光栅或矩形光栅周期失配与布拉格体光栅参数失配,对衍射效率与滤波能力产生的影响,并进行了容差分析。两种构型的差异仅在于选取闪耀光栅或矩形光栅的不同,故其容差分析结果一致。研究结果表明:闪耀光栅周期失配对宽带光学滤波器系统衍射效率的影响较大。当系统衍射效率下降小于10%,闪耀光栅周期为10μm,滤波截止频率分别为1.5mm-1与3mm-1的宽带光学滤波器,其闪耀光栅周期失配的容差分别为26nm与56nm。周期5μm,厚度2.1mm,平均折射率1.496,折射率调制度250ppm的布拉格体光栅,其厚度失配容差为0.43mm,折射率调制度失配容差为51ppm。(3)研究了宽带光束经闪耀光栅色散后的光束发散对于衍射滤波特性的影响。推导了光束发散角的半角宽度计算公式,分析了光束发散角的半角宽度大小与闪耀光栅周期、入射波长、光束口径的关系,得知对光束发散角度影响最大的因素为光束口径。光束发散与选取闪耀光栅或矩形光栅无关,故两种宽带光学滤波器的光束发散问题是一致的。结果表明:光束发散对滤波器系统衍射效率会产生一定影响,但随着入射光束口径的增大,影响变小。此外,光束发散对滤波系统衍射效率的影响还与滤波器的角度选择性有关,角度选择性越小,影响越大。当激光中心波长为1053nm和闪耀光栅周期为5μm的宽带光学滤波系统中,角度选择性分别为1.50mrad、1.0mrad、0.5mrad时,入射光束口径分别大于1.9mm、2.8mm、5.8mm的情况下,闪耀光栅的光束发散问题可以忽略。