针对高精度大口径非球面镜通常存在定量检验方法(补偿器法、全息法、自准直法)所需要的辅助元件制造困难、成本高这两个主要难点,利用不同曲率半径的参考球面波前来匹配被测非球面表面不同的环带区域,使它们之间的偏离量减小到在小口径干涉仪的测量范围内,每次测量仅是被测表面的一部分,通过算法'拼接'可得到全孔径的面形信息.给出了其拼接数学模型、参量求解方法及其精度评定判据.仿真分析表明,该技术是切实可行的,算法具有较高的拼接精度.该方法无需辅助光学元件就可实现对大口径、大相对口径非球面的直接测量,且具有很宽的适用范围.

光学仪器通常都工作在一定的温度环境中， 温度变化将造成光机系统的结构尺寸以及光学介质的特性等参数发生变化。针对卡式红外光学系统工作环境温度变化范围大的特点，进行了热补偿结构设计。 并利用有限元方法，对主镜及其支撑结构进行了分析，明确了导致镜面变形和结构参数变化的主要因素为大范围的温度变化。 在此基础上，对支撑结构进行了改进和参数的优化设计。 研究结果表明：改进后的结构是合理可行的。

环形子孔径拼接技术是一种无需辅助元件就能检测旋转对称大口径非球面镜的有效手段。根据该技术的检测原理，从几何光学的角度建立了子孔径规划模型，给出了模型数值求解的具体方法。以一口径为700mm、中心遮拦为160mm、顶点曲率半径为3000mm的抛物面镜为例进行了数值计算，且从物理光学的角度对数值计算结果进行了进一步分析和解释，并进行了初步的实验研究。结果表明，该模型具有较好的预测效果，可为实际检测方案设计提供理论依据，使得检测过程可控、量化和可重复。

提出了柔性光学制造技术(FOMT)的概念.介绍了计算机控制小工具抛光(CCOS)和计算机控制应力盘(CCSL)抛光的技术特点;讨论了CCOS在抛光过程中的工艺技术优化方案;给出了应力盘变形的数学物理模型及在周边12个驱动器的作用下应力盘全口径和80%口径范围内的变形仿真结果;研究了在全口径φ500 mm盘上的工程实现途径及应力盘与机床CNC的通讯关系以及抛光工艺研究;分析了CCOS、应力盘抛光和经典法抛光技术的综合运用;探讨了柔性光学制造技术发展的必然趋势.

介绍了一种大相对口径非球面精磨阶段面形的测量方法原理及实现其功能的软件设计.利用机械接触式装置,通过长导轨及其光栅探头的高度变化来直接测量非球面的矢高,并把所测得的三维数据传输给计算机.经数据修正和预处理,通过MATLAB软件计算得到整个镜子的面形特征参数.其结果用来指导大口径非球面的精磨加工.

介绍一种大口径六环组合光学玻璃大型菲涅耳透镜的光学设计原理、整体工艺方案、各个球面环带的工艺计算和加工方法;讨论了大型菲涅耳透镜的光学胶合以及整体扇型切割成型方法;给出了研制成功大型菲涅耳透镜的光学检测结果.

瑞奇-康芒法是检测大口径平面时的行之有效的方法。由于被检平面处于发散光路中，这就使得平面面形与系统波像差之间的关系(即影响函数)变得十分复杂，推导起来十分困难，故长期以来该方法只能作为一种定性或半定量的检测手段。给出了数学算法，推导出了被检平面镜面形误差与检验系统波像差之间的相互关系，实现了瑞奇-康芒的定量检测。

采用轻量化结构的空间相机主镜,因为镜体力学分布较传统的实心镜体复杂得多,因而轻型镜面的加工较之实心镜面复杂得多.镜子在加工中的支撑方式和受力状态是影响镜面加工精度的主要因素之一.没有严格准确的数学分析难以保证镜子的加工精度.本文用有限元法首次对正在加工中的空间相机主镜进行力学分析.根据变形规律设计了几种支撑方案,从中选定了主镜的最终支撑结构.镜面面形的加工精度实现PV值l/10,RMS值l/62.满足使用要求.

介绍了一种去除中频误差的有效工具——被动半刚性磨盘。被动半刚性磨盘由刚性基底、变形层、薄板层以及抛光层组成。这种特殊的夹层式结构使磨盘在平滑过程中具有高通滤波特性，因而能够有效去除中频误差。基于弹性力学和滤波器理论，分析了被动半钢性磨盘的平滑机理，讨论了磨盘基本参数和误差频率之间的相互关系。以一块表面具有明显中频误差的抛物面镜为实验件，对被动半刚性磨盘的平滑能力进行验证，经过2个周期（共计75min）的平滑后，中频误差得到了有效抑制。

光学元件加工质量的检测和评价工作是保证整个光学系统安全、正常运行的关键。在总结非球面常用检验指标优、缺点的基础上，讨论了测量大口径非球面的波前功率谱密度时的系统组成、工作原理和软件设计的总体思路。为了减少系统误差的影响，求解波前功率谱密度时，通过引入系统传递函数校正测量值来实现。使用大口径相位干涉仪作为波前检测仪器，证实波前功率谱密度能定量给出波前畸变的空间频率分布，并用于作为大口径光学元件质量的评价标准。给出一个测试口径为64mm×64mm光学元件测试结果，有效频率为0．03mm^-1-3．87mm^-1，rms为0．0064λ。