针对长焦距光学镜面检测中测量光路长，振动干扰较大，不容易用干涉仪进行面形检测的难题，提出了一种基于相位恢复技术的测量方法.该方法用相干点光源照射被测镜，采集一系列焦点附近的衍射光强图像，然后运用相位恢复算法得到镜面面形误差分布.利用衍射光学理论建立了测量模型，并用基于Gerchberg-Saxton算法的迭代算法求解模型.然后仿真验证了光场传播模型的可靠性和测量算法的有效性，并用该方法测量了一块曲率半径8 700 mm，口径145 mm的球面镜.通过对光强图像位置进行优化，并选择适当离焦位置的图像，最终恢复出了镜面面形.相位恢复测量的结果与动态干涉仪测量结果基本一致，并且测量装置简单，对环境要求低.

通过椭圆形(长轴为225 mm,短轴为161 mm)SiC平面反射镜的全口径面形加工测量实验,验证了一种新的子孔径拼接测量算法—子孔径拼接迭代算法(SASL算法)的有效性。用100 mm口径平面平晶的子孔径拼接测量与全口径测量的对比实验,确定了拼接测量相关参数及测量装置的精度指标。在此基础上设计了SiC平面反射镜的子孔径拼接实验,在搭建的拼接装置上实现了5次离子束迭代加工过程和最终的全口径面形测量。加工过程中的测量结果为面形误差修正提供了准确的数据,保证了最终全口径面形误差RMS快速收敛到50 nm。实验证明,SASL算法能大大放宽拼接装置对对准运动的精度要求,并能减少拼接过程对拼接结果的影响。

作为一种高精度的光学镜面测量方法,子孔径拼接干涉测量的精度指标十分重要,必须对其进行定量估计。提出将子孔径拼接干涉的结果与全口径测试结果进行对比实验,将全口径测试结果作为拼接测量结果的参考真值,讨论了拼接测量精度评价指标及其计算方法。全口径测试与子孔径拼接干涉测量的几何参量并不相同,提出将全口径测试结果与子孔径拼接结果进行最优匹配,其原理与子孔径拼接算法的原理相同。在最优匹配后计算拼接测量精度的评价指标,通过测量实验进行了验证,结果表明最优匹配后的误差指标比未经最优匹配的误差指标减小约48%,证明上述方法是一种定量估计子孔径拼接干涉测量精度的有效方法。