一、高衍射效率二元光學元件是一種純相位衍射光學元件，為得到高衍射效率，可做成多相位階數的浮雕結構。一般使用N塊模版可得到L(＝2N) 個相位階數，其衍射效率為：η＝|sin(π/L)/( π/L)|2。由此計算，當L＝2、4、8和16時，分別有V＝40.5％、81％、94.9％和98.6％。利用亞波長微結構及連續相位面形，可達到接 近100％的效率。
二、獨特的色散性能在—般情況下，二元光學元件多在單色光下使用。但正因它是一個色散元件，具有不同于常規元件的色散特性，故 可在折射光學系統中同時校正球差與色差，構成混合光學系統，以常規折射元件的曲面提供大部分的聚焦功能，再利用表面上的浮雕相位波帶結構校正像差。這一方 法已用于新的非球面設計和溫度補償等技術中。
三、更多的設計自由度在傳統的折射光學系統或鏡頭設計中只能通過改變曲面的曲率或使用不同的光學材料 校正像差，而在二元光學元件中，則可通過波帶片的位置、槽寬與槽深及槽形結構的改變產生任意波面，大大增加了設計變量，從而能設計出許多傳統光學所不能的 全新功能光學元件，這是對光學設計的一次新的變革。
四、寬廣的材料可選性二元光學元件是將二元浮雕面形轉移至玻璃、電介質或金屬基底上，可用材料 范圍大；此外，在光電系統材料的選取中，—些紅外材料如ZnSe和Si等，由于它們有一些不理想的光學特性，故經常被限制使用，而二元光學技術則可利用它 們并在相當寬廣的波段作到消色差；另外，在遠紫外應用中，可使有用的光學成像波段展寬1000倍。
五、特殊的光學功能二元光學元件可產生一般傳統 光學元件所不能實現的光學波面，如非球面、環狀面、錐面和鐲面等，并可集成得到多功能元件；使用亞波長結構還可得到寬帶、大視場、消反射和偏振等特性；此 外，二元光學在促進小型化、陣列化、集成化方面更是不言而喻了。