凹面光栅同时兼有平面光栅的色散作用和凹面反射镜的聚焦作用,用在光学系统中可以精简系统结构,消除由凹面反射镜带来的像差和能量损失；但同时凹面光栅本身有较大象散,衍射效率不高的缺点。目前国内使用凹面光栅尤其是机械刻划凹面光栅的还比较少,但国外很多光谱仪器中都在使用凹面光栅,而在光谱装置中使用凹面光栅也是一个趋势,为此,本文在以下几个方面进行了研究,主要包括:　　 首先分析了凹面光栅的工作原理,并对凹面光栅的像差和衍射效率的特点进行了介绍,接着对消像差凹面光栅的原理进行了分析,详细讨论了变间距和超坏面的凹面光栅的设计方法,并设计了工作波长为8～12um的消像差凹面光栅,给出了光栅的具体参数。设计结果表明消像差的凹面光栅像差比普通凹面光栅的像差要小很多。　　 然后讨论了光栅成像的光线追迹理论,对平面光栅和凹面光栅装置的光谱质量进行了比较分析,还对所设计的消像差凹面光栅进行了光谱质量分析。　　 最后对凹面光栅的衍射效率进行了研究,计算验证了凹面光栅衍射随刻痕位置变化而改变的特点。并使用电磁理论计算了凹面光栅的衍射效率,计算结果表明凹面光栅的衍射效率比平面光栅低,且随入射波长分布均匀,没有效率很高的地方。