设计并搭建了一套反射镜损耗增量的实时测量系统，实验得到反射镜损耗变化曲线。结果表明,该系统能有效地监测反射镜损耗在等离子体环境中变化的过程，并揭示损耗变化规律，并发现实际损耗增量和与等离子体作用后的自然放置时间密切相关；改变放电电流和腔体气压，损耗增量幅度明显不同。测量结果为等离子体作用下反射镜损耗变化机理的研究提供了实验依据。

以抛光垫抛光工艺为基础, 研究出一套完整的新型无损边缘抛光工艺, 成功实现了高精度光纤陀螺集成光学调制器LiNbO3芯片边缘的无损抛光。即在分析LiNbO3芯片边缘抛光过程中棱边损伤产生原因的基础上, 提出3条解决措施: 控制研抛浆料中的大颗粒; 选择低亚表面损伤的抛光方式; 抛光颗粒的大小接近或小于临界切削深度的2倍。加工工件棱边在1 500×显微镜下观察无可见缺陷, 芯片端面的表面粗糙度Ra≤0.8 nm, 表面平面度优于λ/2, 满足了LiNbO3芯片无损边缘抛光要求。同时, 该工艺方法具有较大的推广应用价值。

将研磨加工中磨粒与工件表面作用过程近似为受法向载荷和切向载荷共同作用下移动的尖锐压头对表面的作用过程，基于压痕断裂力学理论，分析了移动磨粒作用下材料的应力状态、中位裂纹的成核位置和扩展方向。综合考虑弹性应力场、残余应力场及切向载荷对中位裂纹扩展的影响，给出了中位裂纹扩展长度计算公式。建立了亚表面损伤深度与表面粗糙度之间的理论模型。使用磁流变抛光斑点技术测量了微晶玻璃研磨亚表面损伤层深度。将模型预测理论值与实验测量值进行对比，结果表明两者之间的误差控制在5.56%以内，吻合较好。利用该模型可以实现光学材料研磨亚表面损伤深度的快速、简便和准确预测。

介绍了Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的加工特点。基于纳米划痕技术对Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃进行了纳米划痕实验，测得微晶玻璃材料脆延转变临界切削深度和临界载荷的平均值分别为125.6 nm和29.78 mN。将实验所得临界切削深度值与基于压痕断裂力学模型建立的脆延转变临界切削深度计算值进行了对比，结果表明，T. G. Bifano基于显微压痕法给出的临界切削深度计算值与实验结果差别较大，结合实验结果对其公式进行了修正；基于压痕断裂力学模型建立的延性域磨削临界切削深度计算值与实验结果相差较小，并分析了产生差异的原因。

介绍了纳米压痕测试技术的基础理论及纳米压痕法常用的Oliver -Pharr方法的计算原理。采用纳米压痕试验测得不同表面粗糙度的Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃样品的纳米硬度、弹性模量和载荷-位移曲线。结果表明样品表面粗糙度会降低纳米压痕测试结果的稳定性、准确性和可靠性: 样品表面粗糙度越小, 测得的纳米硬度和弹性模量值波动越小, 载荷-位移曲线重合性越高。随着最大载荷的增大, 测得的弹性模量逐渐减小, 其原因是压痕边缘材料发生了塑形变形。在超光滑表面样品(Ra=0.9 nm)上测得较为准确的Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃纳米硬度和弹性模量值分别为8.8 GPa和7.79 GPa。纳米压痕测试结果的重合度对于评价超光滑表面完整性研究具有指导意义。

结合环形抛光工艺, 提出了新的球面抛光方法, 以满足环形激光器、同步辐射加速器、光学振荡器等对大曲率半径球面反射镜球面误差的特殊要求。基于Preston抛光方程, 分析了传统工艺在抛光过程中球面区域沿径向不同点的相对运动轨迹, 建立了抛光过程材料去除模型。运用所建立的数学模型对大曲率半径球面反射镜传统抛光过程进行计算机仿真, 揭示了传统抛光方法产生球面误差的两个原因, 即工件无法始终处于抛光盘工作区域内以及工件自转与抛光盘转速不一致。由此提出增大抛光盘面积和驱动工件同步转动两条措施来降低球面误差。应用提出的新工艺加工了半径为6 000 mm的大曲率半径球面反射镜, 测试显示其球面误差ΔR/R<0.02, 粗糙度小于0.25 nm, 表面疵病达到0级, 满足设计要求。