以蓝晶石和Al2O3粉体为原料、PMMA微球为造孔剂、Isobam104为分散胶凝剂, 结合凝胶注模工艺与造孔剂法, 实现了收缩率可控的多孔莫来石陶瓷的近净尺寸制备。研究了烧结温度对相组成的影响以及固相含量对样品微观结构、相组成、收缩率、气孔率及抗压强度的影响。结果表明: 随着固相含量的增加, 样品在1 500 ℃烧结后收缩率先减小后增大, 在固相含量为30%(体积分数)、造孔剂含量为30%(质量分数)时, 样品的总收缩率接近于0, 实现了多孔莫来石陶瓷的近净尺寸制备。多孔莫来石陶瓷呈现出较高的气孔率(60.4%)、较小的平均气孔尺寸(3.75 μm)和较高的抗压强度(8.3 MPa)。利用制备过程中的体积膨胀效应, 可以有效地控制多孔陶瓷制备过程中的收缩率, 实现了多孔莫来石陶瓷的近净尺寸制备, 对制备大尺寸复杂形状多孔陶瓷部件、降低加工成本具有重要参考价值。

为了提高磁流变加工连续位相板边缘加工质量, 实现元件全口径抛光, 必须对元件原始误差面形进行边缘延拓, 针对现有边缘延拓算法的不足, 提出了采用改进的二维Gerchberg带宽受限延拓算法实现连续位相板元件面形频域匹配的边缘延拓。该方法首先采用复调制频谱放大技术Zoom FFT对元件原始误差面形进行频谱分析, 计算其高低截止频率; 然后采用改进后的二维Gerchberg带宽受限延拓算法进行迭代计算, 在原始面形外围延拓出与原始面形同频的高精度延拓结构面形。采用尺寸为100 mm×100 mm具有复杂频谱结构的连续位相板元件进行边缘延拓和磁流变加工实验, 实验结果表明: 采用改进的Gerchberg边缘延拓技术延拓的面形边缘更加规整, 边缘效应影响半径由5 mm减小到2 mm, 面形残余误差 RMS从19.3 nm减小到了9.7 nm。这说明该边缘延拓技术可以明显提高连续位相板面形的边缘加工质量和整体收敛精度。

为了利用磁流变加工实现对大口径平面光学元件波前中频误差的控制, 研究了磁流变抛光去除函数的频谱误差校正能力和磁流变加工残余误差抑制方法。首先, 比较了模拟加工前后元件中频功率谱密度(PSD1)误差和元件PSD曲线的变化, 分析了磁流变去除函数的可修正频谱误差范围。然后, 利用均匀去除方法分析了加工深度、加工轨迹间距和去除函数尺寸等磁流变加工参数对中频PSD2误差的影响, 提出了抑制中频PSD2误差的方法。最后, 对一块400 mm×400 mm口径平面元件的频谱误差进行了磁流变加工控制实验。实验显示: 3次迭代加工后, 该元件的波前PV由加工前的0.6 λ收敛至0.1 λ, 中频PSD1误差由5.57 nm收敛至1.36 nm, PSD2由0.95 nm变化至0.88 nm。结果表明: 通过优化磁流变加工参数并合理选择加工策略, 可实现磁流变加工对大口径平面光学元件中频误差的收敛控制。

最小空间周期是连续位相板(CPP)设计和加工过程中的重要特征参数。根据惯性约束聚变大型激光驱动装置的需求，建立不同空间周期的CPP设计与分析方法，研究了不同最小空间周期对磁流变加工和焦斑性能的影响。结果表明，磁流变加工的去除函数尺寸直接与CPP的最小空间周期成线性关系，而加工去除量与最小空间周期的平方根成线性关系，最小周期越大，加工越容易，但加工量越大；焦斑整形性能受最小空间周期的影响小，能量集中度差异小于0.2%，但焦斑顶部均匀性随着最小空间周期变小而变好，5 mm 最小周期CPP的焦斑顶部不均匀比15 mm 的CPP小3.5%。因此，设计时应尽量减小最小空间周期，但选取的最小空间周期不能大于加工设备的约束条件。

对采用磁流变抛光(MRF)工艺加工的大口径连续相位板(CPP)的波前及其光强控制特性进行了分析，对由不同的加工参数(走刀间距和走刀偏置)所加工的三组CPP进行了比较，并分析了MRF加工所引入的中频误差对CPP波前和光强特性的影响。结果表明，走刀间距为2 mm、对应走刀偏置范围为0.1~0.3 mm时所加工CPP的波前及其光强控制能力较差，远场有一定程度的旁瓣产生;走刀间距为2 mm、偏置范围为0.4~0.5 mm时所加工CPP和走刀间距为1 mm、偏置范围为0.1~0.3 mm时所加工CPP相比较，迭代加工效率提高，CPP波前中频误差得到一定的改善。进一步分析表明MRF所引入的中频误差对CPP波前梯度及旁瓣影响较大。

为了提高惯性约束聚变（ICF）激光装置中连续相位板（CPP）的焦斑性能，建立了波前畸变下连续相位板焦斑的理论计算和分析模型，并根据CPP使用条件搭建了三倍频大口径CPP远场离线测试系统。对加工330 mm×330 mm 口径的CPP和波前畸变元件进行了理论计算和离线测试实验的对比研究。理论计算和实测的焦斑形貌、参数数值均非常一致，验证了计算模型的正确性和实验系统的可靠性。理论和实验结果一致表明，波前畸变对CPP焦斑性能的影响非常严重，当弥散斑为0.5倍CPP焦斑时，畸变量已对CPP焦斑形貌产生了很大影响，能量利用率下降值大于4%，焦斑半径增大超过20 μm，陡边阶数下降1.3阶，不均匀性均方根(RMS)值下降6%，旁瓣份额增长超过0.5%。

为了准确测试和评价大口径连续相位板(CPP)元件的远场光强性能，根据激光装置需求建立了351 nm波长下大口径CPP远场光强离线测试系统，开展了330 mm × 330 mm口径CPP元件测试实验，并与标量衍射计算结果进行对比，分析了系统的测试重复性和测试精度。实测系统远场弥散斑大小为2.9倍衍射极限，可测试最大口径为圆形600 mm和方形430 mm × 430 mm。测试系统在焦点±2 mm范围内的能量集中度测试重复性优于0.2 %。计算和实验焦斑形貌及分布吻合，实测能量集中度比计算结果小0.85%、焦斑半径大13 μm左右，差异由实测系统的时间匀滑作用引起，可通过缩短曝光时间和减小系统像差等措施进一步提高测试精度。

对大口径连续相位板(CPP)在子孔径拼接检测过程中存在的几种影响检测精度的主要因素,包括定位误差、系统误差和拼接模式等进行了归纳并分析了其对检测精度的影响权重。通过对子孔径重叠区域分布的均匀性计算，分析了检测误差对拼接质量的影响。结果表明，定位误差是影响CPP拼接精度的主要原因，而对系统误差进行有效处理可以进一步减小重叠区非均匀性，拼接模式的选择对CPP的拼接结果的影响有限。通过CPP深度特性对重叠区域均匀性的统计分析表明，在像素级别的检测中，重叠区域均方根残差随着CPP深度的增加而线性增加，即拼接精度随CPP深度的增加而降低。

基于全局最小二乘拼接算法和图像融合算法建立了连续相位板(CPP)子孔径拼接检测算法，并根据全局相关匹配原理提出采用面形残差来评价CPP的加工面形。采用高精度动态干涉仪等设备建立了相应的检测系统，并针对430 mm ×430 mm口径CPP开展了数值模拟和检测实验。理论计算结果表明：系统计算误差为0.005 nm。实验结果表明,整个检测系统软硬件RMS误差小于5 nm，基本满足CPP面形检测要求。从而验证了CPP检测和评价的正确性和可行性。

为提高惯性约束聚变系统中聚焦光斑的能量集中度，分析了在应用过程中影响连续相位板性能的主要误差来源，并建立了相应的数学模型。通过分析得出存在误差时远场焦斑的能量集中度和均方根值，且口径误差、对准误差、振幅畸变误差对连续相位板的聚焦性能影响很小，波前畸变影响能量集中度的权重最大。进一步分析可知：当畸变波前相关长度与连续相位板的最小空间周期(10 mm左右)相当时，畸变波前极大地影响激光的聚焦性能，提高惯性约束聚变系统中畸变波前的相关长度是提高聚焦光斑的能量集中度的有效方法。