离轴照明是现代投影光刻中的一种重要的分辨率增强技术。针对不同的照明模式要求，提出了一种利用自由曲面来实现离轴照明的方法。根据入射面和目标面之间的坐标拓扑和能量守恒关系,利用数值求解法得出自相应的折射式自由曲面并对结果进行模拟，分别设计了环形、二极和四极照明，照明效率均达到90%以上，照明均匀性均优于93%。结果表明，可以满足193 nm投影光刻照明系统的设计要求。