为了消除自重和热应力对大口径平面反射镜面形精度的影响，采用有限元分析方法，对比分析了在-20℃环境温度下采用背部固定约束与背部浮动约束获得的反射镜面形仿真数据，设计了动态扫描反射镜背部悬浮支撑结构以实现浮动约束，搭建了检测平台，并进行了大口径平面反射镜面形检测。结果表明，安装该支撑结构后反射镜的面形峰谷值为0.236λ，平均值为0.049λ。背部悬浮支撑结构实现了浮动约束，释放了大口径平面反射镜因自重和热应力造成的变形，有效保证了面形精度。

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)。

为了更好地检测与评价大口径平面镜，引入了离散傅里叶级数作为处理五棱镜扫描结果的数学工具。从基本理论出发，分析了离散傅里叶方法本身性质以及在处理斜率信息上的优势；之后借助功率谱以及Zernike 多项式，分析了经过傅里叶方法处理得到结果的空间域以及频域的特性。针对米级口径的反射镜面形数据，进行模拟数据采集，之后对于该数据进行处理，得到可以用于检测装调的低阶面形。