为了提高光学加工效率, 缩短大口径光学元件制造周期, 本文提出了一种具有公自转运动模式的新型高效抛光方式, 对其结构、工作原理以及去除特性进行了研究。首先, 介绍了公自转抛光装置机械结构及工作原理。接着, 根据Hertz接触理论和Preston方程进行了去除函数建模, 讨论了不同转速比情况下的去除函数形状。然后, 根据理论模型进行了去除函数实验、工艺参数实验以及稳定性实验, 研究了压入深度、转速等工艺参数对去除结果的影响。最后, 进行了200 mm口径SiC工件的仿真加工。实验结果表明: 在2 mm压入深度、200 rpm转速情况下, 去除区域直径为1923 mm, 体去除率达到0197 mm3/min, 去除效率高于同等去除区域大小的传统小磨头加工方式; 仿真加工结果表明: SiC仿真镜经过37 h加工, 面形从3008λPV, 0553λRMS提高到0065λPV, 0005λRMS, 收敛效率为达到9818%。

回音壁模式(Whispering Gallery Mode，WGM)的光学谐振腔作为光学研究的重要工具具有广泛的应用前景。以超纯单晶氟化钙为材料加工了直径为5 mm，厚度为1 mm的CaF₂盘型腔，并用化学机械抛光法对其进行了光学抛光,得到了粗糙度为纳米级别的CaF₂盘型腔。搭建盘腔与锥形光纤的耦合测试平台测试所加工盘型腔的光学性能，测得在波长为1 550 nm时所加工的盘型腔的品质因数为2.1×10⁶。对CaF₂盘型腔损耗机制进行了理论分析，提出了提高CaF₂盘型腔品质因数的方法。

单点金刚石车削铝合金表面具有较好的表面质量和精度, 但车削“纹路”会产生散射现象, 难以满足高品质光学系统要求。对铝合金表面进行直接光学抛光可以去掉表面产生的车削“纹路”, 提高反射表面的光学性能, 分析酸性条件下和碱性条件下的铝镜抛光原理, 采用新型抛光盘与抛光液对单点金刚石车削后铝合金表面进行抛光实验。实验结果表明: 通过合理控制工艺参数, 能够消除铝合金表面残留的周期性车削刀纹, 并且不会产生新的表面划痕, 得到较好的铝镜光学表面质量, 测得的铝镜表面粗糙度Ra=2.6 nm。

鉴于光学零件高陡度凹曲面的抛光是光学加工的一个难题，轮带光学确定性抛光方法是解决此类零件抛光的有效方法之一；提出轮带光学抛光技术的原理和方法。研究了轮带光学抛光方法修形的可行性，采用五轴精密数控机床系统对一块直径Ф80 mm的K9玻璃平面样镜进行了修形试验，经过3次迭代修形使其面形精度均方根误差(RMS)由初始的0109 λ提高到0028 λ，平均每次收敛率达到13。实验结果表明，应用轮带光学抛光技术进行光学镜面修形，面形收敛速度较快，加工精度较高。本实验验证了轮带光学抛光技术的修形能力，为高陡度光学零件的抛光提供了研究基础。

能动磨盘在光学抛光时随磨盘移动位置和旋转角度不同而产生不同的变形以实时与大口径被抛光工件表面实现良好的吻合.模拟了能动磨盘的工作过程,探讨了用于光学抛光的可行性.以加工直径1.5m,f1/2的抛物面光学元件为例,用有限元法对能动磨盘能够产生的变形进行了仿真计算,结果表明能动磨盘能够以较高精度产生旋转对称或非对称的二次曲面.