本文对衍射光栅积分理论与宽波段金属光栅、激光器调谐光栅设计方法做了较为深入的研究。第一，在衍射光栅积分理论研究方面，通过变换光栅方程给出了任意衍射级次衍射波矢的镜像方程，用此方程和幂级数性质简化了代表核函数的无穷级数，提出将其表示为一个对称性级数与一个等比级数之和的方法，通过与未做简化的积分算法比较，从数值计算的角度指出了此方法具有缩短计算时间和提高收敛性的特性。第二，在光栅理论的应用研究方面，讨论了入射角、入射波长、光栅闪耀角和槽顶角等因素对光栅衍射效率的影响，在此基础上提出了以三个设计参数为变量的衍射效率数据立方模型，此模型的物理图像更加直观、全面，可直接在其中找到闪耀光栅的设计参数，另外，计算出三角槽形、正弦槽形和矩形槽形闪耀光栅的等效规则图。第三，在宽波段金属光栅设计与制作方面，基于光栅电磁场理论，发现并解释了宽波段金属光栅设计中闪耀波长对光栅异常的补偿效应，提出了用TM波第一闪耀波长补偿Rayleigh异常或共振异常实现制作宽波段金属光栅的设计思想，给出了将补偿效应应用于紫外可见和红外分光光度计用不同刻线密度宽波段金属光栅的设计实例，从根本上改变了宽波段金属光栅的设计理念，大大降低了工艺难度，并根据设计结果成功地研制出了宽波段中红外金属光栅。第四，在激光器调谐光栅设计方面，利用光栅非异常区λ/d≈1.414附近较宽波段内TM偏振衍射效率变化梯度小、且在同一波长处随光栅闪耀角或槽顶角单调变化的特性，提出了控制光栅衍射效率的设计方法，由此给出了-1级振荡0级输出激光器调谐光栅的全三角槽形模型，用通常的三角槽形就能够实现任意比值的0级与-1级衍射能量分布，为提高光栅刻槽的刻划精度提供了参考依据，避免了以往通过控制类梯形槽形零级面大小的方法制作此类光栅时的工艺不确定性，降低了制作难度，提高了工艺可控性，同时实现了-1级振荡-1级输出和-1级振荡0级输出两类激光器谐振光栅设计方法的统一。