提出一种基于计算全息元件(CGH)的折衍混合补偿检测光路,通过CGH和消球差透镜组合实现离轴子镜的缩焦零位检测。该方法使得检测光路长度减少至CGH直接检测的1/4至1/8,同时提高了小焦比子镜的调节灵敏度,将大离轴量子镜的干涉图长宽畸变比率由12.5优化至1.25。保持光路各器件位置不动,通过更换相应的计算全息片,还可实现不同离轴量子镜的批量高效检测。应用该方法完成直径为330 mm的离轴试验镜的加工与检测,测试结果面形均方根(RMS)值为0.0290λ (λ为波长)。通过标准球面镜对消球差透镜进行标定,RMS值降至0.0267λ。

为了研究高功率连续激光辐照过程中快反镜的热性能变化问题, 文中利用多物理场仿真分析软件建立了融凝石英(fused silica)、微晶(zerodur)、碳化硅(SiC)三种材料制作的快反镜传热学和结构力学耦合非稳态模型, 通过泽尼克多项式算法对高功率激光辐照快反镜热应力下的光学波前进行拟合。研究结果表明: 在同等激光功率辐照条件下, 微晶材料制作的快反镜温升最小, 形变最小。根据仿真结果优选微晶作为快反镜镜体材料, 基于泽尼克多项式对快反镜波前热畸变进行仿真分析, 计算得到波前热像差以活塞、球差、离焦等为主导, 可为波前校正工程应用提供理论参考。

为了分析激光合束光学系统的成像质量, 本文研究了激光合束光学系统的热耦合效应。借助光学设计软件建立激光合束系统模型, 基于传热学理论, 根据光学系统结构及流场条件参数建立气体流体模型。根据光线追迹法编写用户自定义函数, 通过数值模拟定量研究了介质气体热效应引起的波像差系数。仿真分析了气体热效应在不同时间下对激光合束光学系统的影响。结果表明, 受重力影响激光合束系统热效应的旋转对称性变得不再明显, 随着温度升高呈现分层变化, 且非均匀热效应以低阶像差为主。将波像差系数导入光学设计软件, 可实现复杂光场与热场耦合传函的定量分析, 波像差劣化03λ, 传递函数下降01。

封窗经常使用在望远镜和大口径平行光管等光学系统中，置于整个系统最前端，其透射波前误差将影响整个系统的成像质量。检测手段决定加工精度，当封窗口径大于目前商用平面干涉仪的最大口径Φ800 mm时，则无法进行全口径检测。针对这一问题，提出了1种新型的封窗全口径透射检验方法，将待测封窗置于由球面干涉仪和大口径、长焦距的标准凹球面镜组成的光路中进行透射检验。利用该检测方法成功检测了一块口径为Φ856 mm、厚度为35 mm、材料为熔融石英的封窗，检测结果均方根(RMS)值为0.0191λ(λ=632.8 nm)，满足设计要求。实验结果验证了该检测方法对于大口径封窗透射检验的可行性。

为了检测极大口径望远镜非球面离轴子镜的面形精度，设计一种通用的干涉检测光路。综合利用透射式和衍射式补偿器的优点，设计消球差单透镜和计算全息片共同对非球面度进行补偿。对于大口径、批量化的离轴非球面镜，搭建一个检验光路，检测不同离轴量的子镜时只需更换计算全息片，最大程度上节约成本。设计结果表明对于顶点曲率半径60 m、二次常数K=-1.000954、母镜口径Φ30 m、子镜口径Φ1.5 m、离轴量分别为2.5、8、14.5 m 的子镜，均可以在一种光路结构中实现高精度零位检测。

介绍了光学追迹计算中采用的空气折射率公式，分析了在水平和垂直两种检测情形下，不同曲率半径球面反射镜因空气温度分层导致的像质变化。对Φ1.5 m 、离轴量为12 m 近抛物面拼接子镜在水平和垂直状态检验时受温度梯度影响情况进行了计算和分析。最后在上述两种状态下仿真计算了温度梯度分布对Φ4 m，焦比f /2的大口径抛物面反射镜的影响情况。结果显示，一般来说水平检验光路像质变化远大于垂直检验，其中大口径快焦比的抛物面镜垂直检测空气温度分层因素的影响结果也需考虑和控制。

提出了一种检测大口径、快焦比凸双曲面反射镜的补偿检验方法，补偿系统由一组小透镜和一块大口径反射标准镜组成，标准镜的口径约为被检验镜的1.8倍，该方法为极大口径光学望远镜凸非球面副镜的检验提供了一种有效的解决方案。以美国30 m望远镜(TMT)Φ3.1 m，F/1的凸双曲面副镜为例，进行了补偿光路的设计优化。设计结果表明，该方法可以直接检测到直径达3.1 m的大口径、快焦比凸双曲面副镜的整个表面质量，补偿系统像差被校正得很好，PV值约为λ/100，弥散斑直径在衍射极限范围内。关键词：

数控小磨头抛光技术中,磨头的工作函数是加工过程中的一个基本函数。在已有的圆形磨头的数学模型及工作特性研究基础上,讨论了椭圆形小磨头在行星运动和平转动两种常用运动方式下的工作函数及其特性曲线,分析并模拟得出其优化后的工作参数。结果表明,椭圆形磨头在常用运动方式下的工作特性曲线均具有中心最大峰值,近似于高斯分布,具有良好的材料去除能力。

通过对Zemax动态数据交换技术DDE(Dynamic Data Exchange)通信接口进行研究, 实现了ANSYS-中继软件-Zemax的DDE闭环通信, 并应用到了望远镜光学系统受环境温度场影响的光学像质评估中, 实现了有限元分析和光学像质评价的动态联合。用ANSYS建立有限元模型, 分析由温度场引起的光学镜面形变。通过Zernike多项式拟合, 将拟合系数通过ANSYS-Zemax的DDE通信链路传递给Zemax进行光学系统的像质分析。反之, 像质分析的结果也可以动态地传递给ANSYS, 以便进一步指导机械结构的优化设计。此有限元系统-光学系统通信链路的实现可大大提高数据的可靠性和设计效率。