衍射光栅是一种具有纳米精度周期性微结构的精密光学元件，它在光谱学、天文学、激光器、光通讯、新能源等诸多领域中有重要应用。光栅面积大可获得高集光率和分辨本领，精度高可获得更好的信噪比。同时将光栅做大和做精是世界难题。我国战略高技术领域所需要的高精度大尺寸光栅长期受到国外严格限制，这成为制约我国相关领域技术发展的短板。光栅刻划机是制作光栅的母机，因部件加工装调精度之难，运行保障环境要求之高，被誉为“精密机械之王”。因此，研制出一台能满足国家需求的光栅制造仪器是中国几代“光栅人”的梦想。

　　2008年，国家重大科研装备研制项目——“大型高精度衍射光栅刻划系统”在长春光机所正式立项，该项目目标为研制一台刻划面积世界之最、技术水平达国际领先的大型高精度衍射光栅刻划机。

　　大光栅刻划机由上千个元件、部件精妙配合而成，几乎大部分关键部件都冲击着机械加工的世界极限水平。研制一台面积达400mm×500mm中阶梯光栅的刻划机，要求其刻槽精度在约20公里行程范围内刻槽间距误差小于头发丝粗细的千分之一，这无疑称得上是精密机械“王中之王”。

　　长春光机所大光栅刻划机研制团队有39人，其中博士18人，硕士7人，35岁以下年轻人占80%。团队成员在攻关过程中，不怕失败、大胆创新，在超精密机械设计和加工领域取得了一系列重大技术突破。以刻划机的“心脏”——丝杠为例，丝杠每旋转一周的周期误差应低于200纳米。这种精度的丝杠不仅国外对我国禁运，而且远远超出了国家标准的最高精度等级，国内更是没有一套机床能达到要求。为了能够达到最终的极限精度，项目组采用了最传统的机械加工方法——手工研磨加工。手工研磨技术对经验的要求非常高，项目组请来第一代光栅刻划机研制人、80余岁高龄张泰先生带领团队的年轻人，不分昼夜加工和检测，历时近1年时间，终于加工出了这根丝杠。项目组还创新性地提出“三基准合一、分体工装、组合加工”的小模数、大尺寸蜗轮蜗杆副研制新工艺，提出“几何误差五步排列消除法”研磨出超高精度、大行程三角螺纹丝杠，提出“纵后横、配对研磨、化V为平、光学抛光”方法研制出精密双V型滚柱导轨副等原始创新方法，这些技术突破在客观上也带动了我国精密机械领域的技术实现快速发展。

　　2016年11月，大光栅研制任务顺利通过验收。历经八年刻苦攻关，项目组突破了精密机械加工、精密光学加工、精密检测、高精度微位移控制等18项关键技术，研制出一套大型高精度光栅刻划系统，并刻划出面积达400毫米×500毫米、精度为10纳米的光栅，这也是目前世界上面积最大的中阶梯光栅，标志着我国大面积高精度光栅制造中的相关技术达到国际领先水平，结束了我国在高精度大尺寸光栅制造领域受制于人的局面，实现了我国几代科研工作者的“光栅梦”。该成果被评为海洋之神8590vip年度重大创新成果，并入选CCTV年度科研成果巡展，入选中科院“率先行动”成果展。