斜面、曲面及三维微纳结构相比平面二维微纳结构具有更大空间自由度、更 丰富和更新奇的功能特性，在力学、生物医学、微电子、微光学等领域显示出巨 大的优势和应用前景。然而，三维微纳器件特征尺寸极小、表面形貌空间结构极 其复杂，在制备过程中有着诸多困难。就目前的研究现状来看，利用基于液晶空 间光调制器的纯相位计算全息技术生成的全息光场进行光刻曝光是实现高效、灵 活、低成本的一步式三维微纳加工的一种可行方案。因此，本文围绕着如何实现 基于计算全息技术的一步式三维微纳加工这一问题，开展了一系列相关研究，具 体研究内容如下： （1）基于标量衍射理论，分析了计算全息算法的原理和数值计算方法。介 绍了空间光调制技术的发展，重点分析了数字微镜器件（DMD）和硅基液晶光调 制器(LCOS SLM)的结构和工作原理；分析了现有的全息编码方法，阐明了位相 型全息编码方法的优势。使用 GS 位相优化算法，计算了傅里叶全息图，和菲涅 尔全息图，并数值再现了两种全息图；深入讨论了基于硅基液晶空间光调制器的 全息光场的分辨率、尺寸等特征参数；搭建实验系统实现了傅里叶全息和菲涅尔 全息，并讨论了消除再现像中由于 SLM 周期结构导致的干扰的方法。 （2）详细介绍了基于傅里叶全息系统的斜面全息算法的原理和流程，并对 其进行了数值再现；讨论了 GS 算法中存在的散斑噪声，介绍了减小散斑噪声的 方法；利用多幅随机相息图在空间光调制器上快速切换的方法使得斜面全息光场 更加均匀,大大减少了斑点噪声的影响；最后，搭建了斜面全息光刻系统实现了 20um 的 45°斜面线阵的光刻。 （3）详细阐述了典型的三维全息图计算方法的基本原理，总结了层析法的 优势，介绍了几种三维物体全息计算的层析法，比较了几种算法在光强均匀性和 光利用率等方面的优缺点；说明层析法存在层间干扰的问题，并讨论了各个因素 对层间干扰的影响；搭建了光刻系统并利用层析法生成的三维光场实现了球面光 刻。 （4）提出了生成光强沿深度梯度变化的计算全息算法，并进行数字仿真和实验验证了该方法的可行性；最后，基于该算法建立了全息立体光刻方法的模型。