介绍了子孔径拼接干涉检测非球面的理论和方法，分析了其基本原理，基于齐次坐标变换、最小二乘法和Zernike多项式拟合建立了一种合理的拼接算法和数学模型。对-抛物面镜进行了五个子孔径的计算机模拟拼接实验，拼接前后全孔径面形误差分布是一致的，其PV值和RMS值的偏差分别为-0．0092λ和0．0013λ；全口径相位分布的PV值和RMS值的相对误差分别为0．39％和0．44％。实验结果表明，利用于孔径拼接技术不需要零位补偿就能实现对较大口径非球面的测量。

针对传统球面与平面结合的导引头对导弹飞行产生的影响，探讨了保形光学在光电导引头中的应用。从光学系统的设计、光学零件的加工制造、光学零件的面形检测等方面详细论述了国内外现有的保形光学技术实现方法，并提出了相应的解决思路。运用Wassermann—Wolf微分方程的原理，通过在商业光学设计软件中编译宏程序多项式拟合曲面的方法来设计保形光学系统的最佳面形；应用子孔径拼接干涉测量等方法测量保形光学面形误差；基于材料的可制造性，综合应用化学气相沉积法、单点金刚石车削、确定性微磨和磁流变抛光以及射流抛光等技术精密加工保形光学零件。最后，讨论了应用保形顶盖来改造现有球形整流罩的设想。

子孔径拼接检测技术是一种利用小口径干涉仪实现对大口径光学系统检测的有效方法。在子孔径拼接算法中，需要对子孔径重叠区域的采样数据进行最小二乘拟合，得到各孔径的相对误差，从而将它们统一到同一参考面上，完成拼接。最小二乘拟合目标函数的优劣将直接影响拼接精度的高低。文章利用光学仿真软件，提取对误差敏感的Zemike多项式的项，并推导得到具有较高精度的目标函数，通过仿真计算验证了该目标函数能满足高精度子孔径拼接的要求。

倾斜放置对大口径光学元件的检测有很大影响,为了防止在子孔径拼接干涉检测中倾斜所导致的数据丢失等严重后果,并且实现不同次检测的结果可以相互比较,提出了一种软件修正倾斜量的方法.通过对读出的图形数据进行反向倾斜来降低检测中的元件倾斜程度,避免了实际检测过程中手工操作无法达到极小角度修正的困难.通过实验,验证了该方法的可行性和有效性,实现了大口径光学元件正确的子孔径拼接检测,完成了多次检测结果之间的相互比较,结果表明,残差平均值仅为0.12λ(λ=633nm).

研究了检测大口径光学平面的子孔径拼接法。通过采用最小二乘法对相邻两个子孔径重叠区域的数据进行分析，获得了子孔径之间的拼接参量，得到了被检验镜面的整体面形信息。编制了拼接检验的计算程序，并完成了原理性实验。采用一台口径为100mm的移相干涉仪检测了两个样品，给出了拼接检测与全口径检测的对比结果。样品的口径分别为100mm和91mm。对比检测结果表明，拼接检测与直接检测两种方法的RMS之差小于5nm。

运用子孔径检测及拼接的方法可完成大口径光学件面形的干涉测量。为了能够减少子孔径拼接的误差累积与数据处理算法带来的精度影响，运用子孔径拼接的误差拼接算法，并通过对实验检测数据的处理，得到拼接结果与全孔径检测结果比较，面形波面峰谷值相差0．0842，均方根值相差0．01λ，误差在Veeco光学干涉测量仪器的公差范围内。实验结果验证了误差均化算法可有效减少误差的传递与累积，实现子孔径拼接技术对大口径光学件的正确检测。

为了实现小口径干涉仪对大口径光学元件的低成本、高分辨力检测,可采用子孔径拼接方法。在对拼接算法进行改进的基础上,开发了拼接检测软件;建立了一套拼接检测系统,开展了大口径平面光学元件的子孔径拼接检测实验研究。利用9个60 mm×60 mm子孔径拼接来检测120 mm×120 mm的光学元件,检测结果表明：峰谷值误差为2.37%,均方根值误差仅为0.27%。

针对ICF系统要求,提出了一种基于统计理论的大口径光学元件功率谱密度测量方法。该方法将大口径波前划分成足够多个子区域,分别求得每个子区域波前的功率谱密度,根据统计理论可将大口径波前功率谱密度表示为各个子区域波前功率谱密度的加权平均,其权重因子是各子区域对应的面积。模拟计算和实验结果验证了统计法测量的有效性,并表明当子区域个数大于等于8×8时,统计法测量和子孔径拼接测量得到的功率谱密度吻合较好。统计法测量对平台移动精度和环境稳定性要求不高,可应用于大口径光学元件功率谱密度的过程检测。

介绍了子孔径拼接检测平面波前的基本原理，提出了基于均化误差和最小二乘法的多个子孔径同时拼接的数据处理方法，有效减小了误差传递和积累。用该方法对Zemax仿真的望远镜光学系统进行了子孔径拼接检测，拼接光学系统波前和直接用Zemax得到的全孔径波前对比，其峰谷值（PV）和均方根（RMS）的偏差分别为0．0151兄和0．00162,。并用121径为100mm的小口径干涉仪对口径为200mm的平面镜进行了拼接实验，将其全孔径波前与直接检测的结果对比，其峰谷值旷功和均方根（RMS）的偏差分别为0．0559五和0．0004λ。实验结果表明了该算法的有效性，该方法不仅适用于检测光学元件，也适用于对光学系统平面波前检测。

针对传统的地基大口径望远镜自准直干涉检测受器材限制和环境影响而检测困难的问题，提出了基于Shack-Hartmann波前探测器的子孔径拼接波前检测方法。介绍了子孔径拼接检测理论和拼接算法，研究了Shack-Hartmann下实现子孔径上波前精确测量的方法，设计了具有透射孔的光阑实现自准直光路中子孔径毫米级的定位。实验使用32单元的Shack-Hartmann波前探测器和40mm的平面反射镜，实现了口径扩展比1．8的子孔径拼接检测；对比表明均化误差的处理方法优于两两拼接方法，其拼接检测结果与全口径检测结果之差的PV值为0．5波长。实验结果表明，这种技术在大口径望远镜波前自准直检测中有很好的应用前景。