口径2 m的高质量平面反射镜可用于大口径光电设备像质评价和性能检测, 但受使用环境影响, 平面反射镜的面形精度不易长期保持稳定, 因此需要在使用前对其面形精度进行现场、快速校验, 而常规的全口径或子孔径干涉检测均难以满足上述需求。由于反射镜面形在制造过程引入的中高频误差已处于稳定状态, 环境扰动只引入低频像差, 而选择子孔径斜率扫描再重构波面低频轮廓的方法较适于面形精度现场校验。提出双五棱镜配合双测角仪进行子孔径斜率同步差分测量的方法, 可改善长测量周期内环境扰动引起的随机误差。并对测量设备光学、机械及控制系统进行设计, 提出采用2台S-H传感器代替传统测角仪用于子孔径斜率测量的解决方法。验证试验结果表明, 波面重构算法以及仪器测角精度可满足面形测量精度需求, 其与ZYGO干涉仪测量结果的互差小于20 nm(RMS)。

研制出基于长程轮廓测量仪原理的Wolter I型反射镜面形检测装置。为提高该装置测量精度，重点介绍在原有装置基础上所做的扫描光学系统结构和探测器件两方面的改进。利用五角棱镜的光学特性消除导轨运动误差；用位置敏感探测器替代CCD探测器，提高面形检测装置的理论测量分辨率。对改进后新面形检测装置进行定标和样品实测实验，并与原实验数据进行比较。结果表明：新面形检测装置倾斜度测量均方根误差为1.7 μrad，轮廓高度测量误差峰谷（PV）值为56 nm，测量精度明显提高。为下一步精细加工Wolter I型反射镜面形奠定了基础。