在反射光学系统中大多采用凸非球面,但凸非球面的加工和检验一直是比较困难的问题.利用透射凸二次非球面具有自消像差的能力,从三级像差理论出发,提出了凸二次非球面的透射式自准检验和反射式自准检验两种方案,解决了采用Hindle球检验口径过大的问题.以某型号φ600R-C系统的凸次镜为例,分析了加工过程中的检验精度,并和Hindle球检验方法进行比较.结果表明,凸非球面的自准检验是一种切实可行的高精度检验方法.

采用Hindle球方法检测凸非球面是人们常用的经典方法之一，此方法的优点是检验精度高、操作简单。为了解决经典Hindle球检验离轴凸非球面所需的Hindle球口径过大的问题，提出采用离轴Hindle球检验离轴凸非球面的方法。此方法中，Hindle球使用在离轴状态，通过旋转离轴凸非球面达到检验整个待检面的目的。此方法可以大大减小Hindle球的尺寸，从而间接增大了待检离轴凸非球面的尺寸。本文同时对此方法的测量精度进行了理论分析。

文章讨论了如何将二次旋转非球面透镜引入变焦扩束系统设计中,并给出了一个采用非球面透镜的变焦扩束系统的设计方案和参数.这个扩束系统的扩束比可在2.3～18之间连续改变,最大角差小于0.3mard.与采用球面透镜的扩束系统相比,非球面透镜的采用不仅可以简化系统的结构,而且可以取得更大的变焦范围,并使输出光束的质量有较大提高.

研制某R-C光学系统的关键技术之一是制造有效通光口径为600mm轻质双曲面主反射镜，该主镜相对孔径A=1／1．2，轻量化率53％，材料为德国肖特（SChott）公司微晶玻璃。系统在红外波段使用。主镜的加工中采用了会聚光奥夫纳补偿检验，激光辅助调节光路等措施，也在支撑方法和夹持方式作了改进，采用了定点手修像散的方法，确保轻量化主镜的成功研制。系统对接检验弥散圆直径0．02mm，用WYKO激光干涉仪检测，系统波面误差（PV）值为1．23λ（λ=0．6328μm），均方根（RMS）值0．18A，各项指标达到了设计要求。

此激光平行光管具有以前平行光管的优点，且可以与数字相移干涉仪对接，直接进行波前误差的高精度测量。分别用于三种波长，主波长λ=0．6328pm，另有λ=0．532pm和λ=1．06μm两种波长。基于三级像差理论，得出了采用非球面单透镜的平行光管的光学设计初始参数。以通光口径为Φ300mm、后截距为4616mm物镜为例，分析了不同波长下的波差、球差和有效焦距的变化情况。在其设计、加工、检验和装调上解决了诸多关键技术研制出了此规格的平行光管。最终物镜的波前误差达到0．11λ（λ=0．6328μm）。

从三级像差理论出发，分析伽里略（Galilean）和开卜勒（Keplerian）两种类型扩束器的轴外像差没有得到很好校正的原因．通过合理的光路分析，设计出一种轴上和轴外像差都得到很好校正、大口径大相对孔径、视场可增大的、光学性能优于伽里略和开卜勒扩柬器的新型扩束器．并给出了物镜通光口径为300mm、物镜焦距为800mm、视场为4mrad、放大倍率为30倍、主工作波长为0．6328“in的非球面扩束器光学系统结构参量，且进行了像质评价．调整此扩束器目镜组中各镜片的间隔以及物镜和目镜的间隔可以使该扩束器在三个波长使用．

研制了一个通光口径Ф0=300nm，放大倍率为50倍的透射无光焦度系统．此光学系统为改进型的开普勒型无光焦度系统，它解决了伽利略型无光焦度系统没有实焦点、不能放置消杂光光阑、开普勒型无光焦度系统轴外像差不能校正的问题．系统光学材料全部采用德国进口Schott熔石英玻璃，物镜为高次非球面．经数字干涉仪检测，物镜系统最终面形误差峰谷值为λ／10，均方值误差优于λ／60．

此轻量化R—C光学系统焦距6000mm，相对口径1／10．其主镜通光口径600mm，相对口径1／1．2，主镜轻量化达53％．在传统制作的基础上，提出并研究了新的检测方法和新的工艺，主镜采用会聚光和平行光奥夫纳补偿器检验，次镜采用了反射自准检验和Hindle球检验．对轻量化主镜采取多点支撑方式．次镜加工精度：Hindle球检验弥散圆直径0．02mm，面形误差值0．12λ（λ=0．6328μm）．主镜补偿检验弥散圆直径0．02mm，主次镜组合光学系统的弥散圆0．02mm，WYKO干涉仪检测波前误差值1．2λ，均方根为0．18λ，完全达到了使用要求．

大型非球面的加工和检验,通常采用Offner补偿系统.对Offner补偿系统进行了详细地论述 .采用小口径三片式Offner补偿系统检测大口径非球面镜,系统具有调节、检测方便,加工精度高等优点,这种方法在实际加工中得到证实.采用Offner补偿系统加工的大口径非球面(φ630mm),取得了良好的实验效果.

研制出了一种能在外场使用的哈特曼物镜，该物镜口径为300mm，焦距800mm，视场为-1～1mrad，在0．532nm、0．6328nm、1．064nm三种波长（λ）下工作，主波长为0．6328nm。该系统光学材料全部采用德国进口Schott熔石英玻璃，物镜是高次非球面，用WYKO干涉仪检测，检测结果表明物镜波面误差PV值为λ／12，均方根值RMS优于λ／100。