轮廓测量是非球面光学镜面的重要测量手段，然而在测量过程中由于测量坐标系与理论坐标系间存在偏离，测量结果中存在误差.本文分析了离轴非球面的测量坐标系与理论坐标系间的平移和偏转误差在面形结果中引入的测量误差形式，根据最小二乘原理建立优化函数，依照函数特性通过数值差分法快速求解梯度并利用非线性优化方法优化偏差，从而将该误差从测量结果中剔除.仿真分析表明这种方法能在镜面面形残差和测量系统的随机误差的影响下有效恢复镜面面形信息.利用该方法实际指导直径为570 mm的离轴椭球面的加工，经过四个周期的测量-研磨过程使该镜面面形误差的PV值从34.80 μm收敛至13.83 μm，RMS从3.28 μm收敛至1.89 μm.为了进一步比较，对一块220 mm×96 mm矩形离轴椭球面测量，验证了该方法测量异形离轴镜面的适用性和通用性.

围绕锗基InAs量子点激光器, 开展了激光器腔面失效及再生的研究。研究并分析了灾变性光学镜面损伤产生的机理及其对激光器腔面的影响, 开展了腔面再生研究, 发展了一套创新性的腔面再生工艺并实现了失效的锗基InAs量子点激光器的再生。根据锗基InAs量子点激光器材料结构设计腐蚀工艺, 通过选择性腐蚀在激光器腔面制备出悬臂结构, 采用细针解理使悬臂结构自然解理, 获得新的激光器谐振腔面, 失效激光器重新工作。对比了激光器失效前和再生后的工作性能, 结果表明因灾变性光学镜面损伤而失效的锗基InAs量子点激光器获得全新的谐振腔面, 锗基激光器器件性能和失效前相当。

光学散射会对光学系统造成系统损耗, 成像质量下降等危害。针对高反镜的散射光在光学系统中的影响, 本文提出了使用总积分散射法来测量散射光总量, 得到散射光在总反射光中所占的比值。该方法运用总积分散射理论, 并结合积分球的光度特性, 搭建了比较法总积分散射仪, 测试了镀银膜的高反镜的总积分散射。实验结果表明, 该装置测得的总积分散射值与用德国汉诺威激光中心生产的总积分散射仪得到的测量结果非常接近, 均在 300 ppm~500 ppm之间, 验证了该装置的可行性。

光学镜面是空间光学遥感器的重要组成部件, 刚体位移和面形 误差是评价其环境适应性的重要指标。介绍了一种从Pantran/Nastran软件的有限元分析结果中提取光 学镜面的刚体位移和面形误差的方法。首先对Patran输出的原始数据进行预处理, 消除原始数据 误差；然后采用坐标变换法计算光学镜面的刚体位移, 并通过法方程法直接进行求解, 没有出现病态矩阵问题； 最后通过球面方程拟合法计算光学镜面的面形误差, 将球面拟合问题转换成3变量最优化问题再进行处 理, 并采用高斯-牛顿法进行数值迭代求解。经工程实践证明, 该方法具有计算简洁准确、计算速度快等特点。

介绍了光学镜面化学镀银工艺的基本流程及对膜层质量影响较大的敏化工序的原理和工艺，并对该工序中的喷水量进行了理论计算和实验验证。对一块 Φ365 mm口径的次镜进行镀膜实验。实验结果表明，均匀喷雾 35 s左右能洗净敏化液中的 Cl－，并使水解生成的 Sn(OH)2胶体均匀残留于镜面，镀制的 Ag膜层质量较好。膜层检测结果为：反射率为 92%，厚度为 60 nm，对面形的影响： PV=λ/45，RMS=λ/250，满足该次镜的检测精度要求。

分析了自行研制的磁流变抛光机床KDMRF-1000的拓扑结构以及坐标变换关系，对其进行了运动求解，建立了光学镜面的磁流变抛光后置处理算法模型。针对机床四轴联动的特点，对建立的磁流变抛光后置处理模型进行了近似处理。以球面镜的后置处理为例，推导了具有普适性的以光栅扫描方式加工光学镜面的后置处理算法，同时分析了这种近似处理引入的误差，仿真了其对不同口径和不同相对口径球面镜的影响，得到了这种近似处理算法对球面镜的加工范围。最后，对一块口径为200 mm，相对口径为1∶1.6的K9材料球面镜进行了磁流变抛光实验，在不考虑边缘效应的情况下其面形误差的PV值和RMS值分别达到了65 nm和9 nm以下，有效地验证了后置处理算法模型的准确性以及四轴联动近似处理的可行性。该算法对各类形状和大小的光学镜面加工均有参考意义。

在大型光学系统中使用薄型镜面以减轻大口径光学镜面的重量，但由于薄镜面在重力作用下形变严重，需要选择适当的支撑方式来维持光学镜面的面形。通过对支撑方式的分析，采用有限元仿真，讨论了支撑点分布方式、支撑分布位置和支撑点数三方面对镜面形变的影响，从而得出支撑点均匀分布优于非均匀分布；支撑点数一定时，镜面形变主要由支撑点位置决定；10个支撑点以上镜面形变相对较小，继续增加支撑点并不能使镜面最大形变得到显著改善同时会引起镜面波纹起伏增加。

提出了离子束加工可达性问题的理论描述和定义,分析了驻留函数解的存在条件,进而分析了采用不同直径的离子束去除不同频率面形误差时额外去除量的大小,最后进行了仿真验证.分析结果表明,对于高斯型的束函数,驻留函数解总是存在的.但是面形误差频率越高,驻留函数解越大,去除面形误差时去除的额外材料越多.额外的材料去除量随着离子束径和空间误差波长之比(d/λ)的增加而指数增加.当d/λ=0.5时,额外材料去除量为15%,还是可以接受的;当d/λ=1时,额外材料去除量迅速上升到73%,该值即很难被接受.理论分析和仿真结果表明,为了优化加工过程,d/λ应该＜0.5.