为解决Φ2 m平面镜高精度面形检测问题，并提高瑞奇-康芒检测方法的可靠性，研究了一种基于单位激励法与逆向复算的Φ2 m平面镜面形检测技术。分析了在气流扰动、球面镜面形等误差源对单位激励面形计算方法的影响；采用单位激励与光学软件逆向复算相结合的方式，提高瑞奇康芒-检测方法的可靠性。仿真分析2 m平面镜检测过程中气流变化对面形恢复的影响，结果显示：在气流影响情况下，经过多次平均计算面形解算稳定性保持在0.003λ；在球面镜面形影响情况下，面形计算精度达到0.0079λ。采用这种方法，对实际Φ2 m平面镜进行面形加工过程控制，面形检测结果显示该平面镜的RMS达到0.0415λ，PV为0.2040λ（λ=632.8 nm）。该研究旨在解决误差影响情况下大口径平面镜面形检测问题，对于实际镜面加工、检测具有重要的应用意义。

为了实现大口径平面镜的原位检测，本文基于差分传递函数结合瑞奇康芒检测架构，利用全息检测方法结合瑞奇康芒法，通过光瞳的遮拦编码实现大口径平面镜的面形检测。首先，对基于差分传递函数法的大口径平面镜检测基本原理进行了推导，并将现有的大口径波前与重建波前进行对比。最后，利用变形镜搭建了检测光路。本文方法所得到面形与输入面形相关性不低于70%。本文的研究成果对宇宙“首光”探测以及“一黑两暗三起源”等宇宙学基础命题的研究均有十分重要的意义。

调制传递函数（传函）测试是空间相机研制过程的重要环节，常规传函测试需要用到平行光管。自准直传函测试方法是一种不依赖于平行光管的系统传函测试方案。首先介绍了自准直传函测试系统的原理和搭建方案。其次对比了平行光管测试的过焦曲线和自准直传函测试的过焦曲线，发现该系统对焦面离焦敏感程度不亚于平行光管，得到该系统可以用于判定焦面位置正确性的结论。再次分析了自准直靶标条纹经过平面镜反射后偏转的现象，该现象将引入测试误差。给出了偏转角的数值计算公式和条纹偏转对传函值影响的计算公式。针对离轴系统对偏转角敏感的问题，给出自准直靶标的设计方法。利用该方法可以将靶标条纹偏转造成的传函测试误差降至可以忽略的量级。然后讨论了采用自准直传函测试方案时相机探测器与测试靶标的拼接，分析了探测器滤光片对焦面位置的影响，提出了探测器与靶标共焦面的设计及拼接方案。最后总结了该测试方法在某型号相机的实际应用，为自准直传函测试方法在后续系统的应用打下基础。

为了实现大口径椭圆形光学平面镜的高精度面形测量，提升大口径望远镜系统的像质，本文对椭圆形平面反射镜面形的绝对检测算法进行了研究。首先，对椭圆形镜面进行了多项式正交化拟合研究。接着，对绝对检测算法进行了理论研究，利用正交化绝对检测算法可以有效分离参考镜与待测镜的面形误差，从而实现待测椭圆形平面镜面的高精度面形重构。为了证明上述方法的实际检测精度，本文对250 mm×300 mm的椭圆形镜面进行了绝对检测模拟与检测实验。对参考镜面形精度不高的情况进行了仿真计算，实验中利用光阑在Zygo300 mm口径标准平面镜头中选取250 mm×300 mm椭圆形检测区域，采用150 mm口径Zygo干涉仪对上述椭圆形区域完成绝对检测，并基于上述正交化绝对检测算法对椭圆形平面镜实现了面形重构。实验结果表明，利用本文所述方法可以实现参考镜与椭圆形待测镜面的面形误差分离，绝对检测结果的残差图RMS（Root-mean square）值为0.29 nm，证明了本文所述方法的可行性。利用上述方法可以实现椭圆形平面反射镜的高精度面形重构。

随着先进光学系统设计与制造的发展，大口径光学系统得到了广泛的应用。然而，大口径平面镜高精度面形的检测手段不足，限制了大口径平面镜的制造与应用。为实现大口径平面反射镜的高精度面形检测，提出一种夏克哈特曼扫描拼接检测平面镜面形的方法。对扫描拼接原理、波前重构算法进行了研究，建立了微透镜阵列成像的数学模型，验证了夏克哈特曼扫描拼接检测原理的可行性。针对一口径为150 mm的平面镜进行了扫描拼接检测实验，拼接得到的全口径面形为0.019λRMS(λ=635 nm)；与干涉检测结果对比，检测精度为0.008λRMS，结果表明该方法能够实现大口径平面反射镜的高精度检测。