全口径环形抛光是加工大口径平面光学元件的关键技术之一，其瓶颈问题是元件面形的高效高精度控制。通过研究元件面形的影响因素及其控制方法从而提升其确定性控制水平。围绕影响面形误差的运动速度、抛光盘表面形状误差和钝化状态等关键工艺因素，建立基于运动轨迹有效弧长的环形抛光运动学模型，揭示了抛光盘表面开槽槽型对面形误差的影响规律；提出了采用位移传感器以螺旋路径扫描抛光盘表面并通过插值算法生成其形状误差的方法，建立基于小工具的子口径修正方法，实现了抛光盘形状误差的在位定量修正；提出抛光盘表面钝化状态的监测方法，研究了抛光盘表面钝化状态对面形误差的影响规律。结果表明：抛光盘表面开槽采用环形槽时元件表面容易产生环带特征，采用径向槽、方形槽和螺旋槽时元件表面较为匀滑；通过在位定量检测和修正抛光盘形状误差，可显著提升元件的面形精度；随着抛光盘表面的逐渐钝化，元件面形逐渐恶化。在研制的5 m直径大口径环形抛光机床上加工800 mm×400 mm×100 mm平面元件的面形PV值优于λ/6（λ=632.8 nm），提升了元件的面形控制效率和精度。

在单位圆的同心孔径圆域内，某些特定Zernike模式具有相关关系，其中具有较强负相关关系的模式组合在一定系数条件下叠加后，一定的同心孔径内的像差会相互抵消，波面变得更加平坦，这称为模式间的共轭性。文中设置了一组畸变波前，用自适应光学系统进行校正得到残差，然后用Zernike多项式对变形镜的校正残差进行了分解，通过分析首次发现在均方误差值较大的残差波前中，低阶、高阶两部分像差间存在着明显的负相关关系，两部分像差的系数会随着变形镜控制信号的调整体现出有规律的变化，并且在一定的系数组合方式下，这两部分像差呈现出共轭性。基于以上研究结果，提出一种控制方法，该方法通过优化变形镜控制电压来调整镜面面型，使得残差中的低阶、高阶两部分像差系数实现最佳匹配，从而降低光瞳同心孔径圆域内的像差均方根值 (RMS)，最终实现该孔径范围内系统成像质量的提升。分别针对点目标成像和扩展目标成像进行了仿真，结果表明：该方法相比于传统闭环共轭式校正方法，在面对复杂像差时能够得到质量更好的光学成像，有效扩展传统自适应光学系统的适用范围。这种控制方法在变形镜有较大拟合残差的场合具有很好的应用前景。