以中心工作频率 130 GHz、衰减深度为-40 dB的太赫兹带阻滤波器为制备对象，介绍了其在制备过程中蒸镀、光刻、显影及湿法刻蚀等工艺步骤中的一些技术细节。制备得到的太赫兹滤波器加工误差<±3 μm，考察了加工误差对滤波器传输性能的影响，该加工误差在可接受范围。为进一步验证工艺的可靠性，使用空间测量装置获得了滤波器样品传输性能，测试结果与设计值吻合度较好。最后，探讨了本工艺推广至更高频率器件的适用性及需要改进之处。文中介绍的硅基太赫兹器件加工工艺适用于电子器件与光子器件的融合发展。

大口径非球面的高精度检测中,补偿元件的质量对检测结果有直接影响。针对大口径抛物面计算全息板(CGH)因其空间频率高,误差控制难度大的问题,通过一个具体的设计,分析了加工过程中定位误差引起的光场畸变。为了减小误差的影响,采用双CGH光路进行非球面检测,具体分析了双补偿器结构非工作级次衍射光的分离情况,以及定位误差带来的光场畸变。结果显示：双CGH结构的最大空间频率远小于单片结构,其定位误差带来的光场畸变的RMSE值是相同条件下单片结构的0.65倍。这表明在补偿检测大口径非球面时,采用双CGH补偿元件,在满足设计要求的同时能很好的抑制其加工误差带来的影响。

为了探究轴棱锥透镜面形偏差对无衍射光束传播特性的影响, 建立了三种相对理想锥镜母线的偏离模型, 即母线向内侧凹陷、外侧凸出、顶点呈双曲线分布的轴棱锥透镜.推导了各偏离锥镜的振幅透过率函数, 并基于菲涅耳衍射理论对平面波经三种母线偏离锥镜的出射光场及光强分布进行了理论分析与数值模拟.结果表明：锥镜母线内凹时, 光场强度变小, 焦深延长, 纵截面光场逐渐发散, 沿轴向传输时中心光斑直径逐渐变大; 锥镜母线外凸时, 光场强度激增, 焦深变短, 纵截面光场逐渐汇聚, 沿轴向传输时中心光斑直径逐渐变小; 锥镜顶点呈双曲线分布时, 光场振荡加剧, 场强和焦深几乎不变, 纵截面光场发散后逐渐恢复至均匀分布状.研究结果可为分析轴棱锥透镜锥面加工误差对无衍射光束传播特性的影响、进一步完善无衍射光束衍射场理论, 以及拓宽其工程应用范围等提供参考.

超精密加工过程存在的加工误差影响着器件的面形误差,进而影响光学性能。制造者往往从面形精度方面来评价加工精度,但是光学性能才是光学系统的最终评价指标,仅仅关注加工过程中加工误差对单个面的面形误差影响是不够的,加工误差对系统光学性能的影响需要进一步研究。基于多体系统理论和光线追迹理论建立了加工误差影响分析模型,探索了加工误差对面形误差和光学性能的影响,得出了系统主要的面形误差形式及其对系统调制传递函数(MTF)的影响关系,并根据系统对光学性能的要求得出了加工误差、面形误差和角度公差,从而找到了影响三反系统光学性能的重点加工误差,研究结果可为离轴三反系统加工误差的控制及光学质量可控制造的实现提供理论指导。

碗形塞主要用于堵塞发动机工艺孔, 其加工精度高, 直径尺寸公差要求在微米数量级。目前对碗形塞的加工误差检测主要还是人工检测方式,人工检测精度低且不能满足现代化生产的在线检测要求, 因此提出利用双目视觉实现碗形塞加工误差在线检测的方法, 将碗形塞放在一个旋转机构上匀速旋转, 利用两台平行方向放置的摄像机采集碗形塞直径端面的多组图像, 通过所提出的端面杂质去除方法校正检测结果, 再通过数据处理获得碗形塞直径和锥度的加工误差。搭建了基于双目视觉的碗形塞加工误差在线检测系统并进行在线测试, 测试结果表明该方法能够满足碗形塞的测量要求并实现在线检测。

理论推导了轴棱锥顶点离轴加工误差的透射率函数。在惠更斯-菲涅耳衍射积分理论和稳相近似法的基础上，推导出顶点离轴轴棱锥后的衍射光场表达式，分析了顶点离轴加工误差对贝塞尔光束的影响。对顶点离轴轴棱锥后衍射光场进行数值模拟，结果表明，当为理想加工轴棱锥时，轴棱锥后的光场分布为近似理想贝塞尔光束；当存在加工误差时，衍射光斑对半分离。相同距离处，分离程度随顶点离轴误差的增加而增加；相同的顶点离轴误差下，分离程度随传输距离的增加而增加。同时，还研究了这种元件的加工厚度对光斑分离程度的影响，结果表明，随着加工厚度的增加，光斑分离程度也会逐步增大。研究结果对轴棱锥加工、贝塞尔光束应用等具有一定的指导意义。

随着光学技术的发展, 光、机、电一体化成为趋势, 要求光学系统做到集成化、阵列化和小型化, 二元光学元件由于它在光波变换上的卓越表现受到人们的青睐。双层二元光学元件在宽波段范围内的衍射效率非常高, 但在加工时会产生很多种加工误差, 比如: 高度误差、周期误差、套刻误差等。文中基于标量衍射理论, 对在加工中可能出现的高度误差、周期误差、套刻误差等误差以及其对衍射效率的影响进行充分分析, 并进行MATLAB模拟。结果表明: 异向高度误差对衍射效率的影响大于同向高度误差对衍射效率的影响, 所以在加工时应该尽量避免异向高度误差。异向套刻误差对衍射效率的影响大于同向套刻误差对衍射效率的影响, 所以在加工时应该避免异向套刻误差。相比高度误差和套刻误差, 其他误差对衍射效率有着不同程度的影响。

设计了一种基于双级复合平行板簧结构的大行程二维并联微位移平台, 以解决二维柔性平台尺寸大、行程小, 运动耦合误差大, 运动性能受加工误差影响等问题。设计的微位移平台在每个运动方向均采用两个音圈电机同时驱动, 通过调节两音圈电机信号比例来补偿加工误差造成的运动耦合误差, 完成X和Y方向的运动解耦, 从而降低系统对加工精度的依赖程度。根据卡氏第二定理建立了平台力学模型, 优化了平台尺寸参数, 并利用有限元仿真对设计的平台性能进行验证。最后, 搭建了微位移定位系统实验平台。实验结果表明: 设计的柔性平台行程与平台尺寸占比大, 定位精度高, 运动解耦性能得到大幅改善, 实现了±2.25 mm×±2.27 mm工作行程, 工作行程与平台尺寸占比约为1.73%, 运动耦合误差小于0.27%。

双层衍射光学元件可以在宽波段范围内获得高的衍射效率。加工误差会导致带宽积分平均衍射效率的下降，进而影响折衍射混合成像光学系统的传递函数。基于位相延迟和带宽积分平均衍射效率的表达式，建立了双层衍射光学元件加工误差与带宽积分平均衍射效率的数学关系。分析了应用于8~12 μm 长波红外光学系统中的两种加工误差对双层衍射光学元件衍射效率的影响。采用带宽积分平均衍射效率，可以直接评价宽波段光学系统的成像质量。通过带宽积分平均衍射效率和双层衍射光学元件加工误差的关系，可以分析含有双层衍射元件混合光学系统的调制传递函数。