某研究所要求研制一台夜间红外观测系统,观测波段为3～5 μm,焦距f=900 mm,相对口径为1∶4,视场角2ω=0.8°.红外焦平面是已有的,其冷屏直径为Φ5 mm,冷屏至焦面的距离为20 mm.由于从设计开始,要求完成的时限很短,因此必须将缩短加工周期的问题作为重要因素来考虑.工作在3～5 μm波段,首选的必然是非球面反射系统,而非球面的加工与检验的难易直接和其参数有关.因此在评价设计结果时,不能仅从像质好坏来看,还要看其需要的加工周期长短.接受到任务之后,首先找到了可行的方案,然后设计了几个具体的系统,在比较了两个最可行的设计结果之后,选择了其中之一.

研制某R-C光学系统的关键技术之一是制造有效通光口径为600mm轻质双曲面主反射镜，该主镜相对孔径A=1／1．2，轻量化率53％，材料为德国肖特（SChott）公司微晶玻璃。系统在红外波段使用。主镜的加工中采用了会聚光奥夫纳补偿检验，激光辅助调节光路等措施，也在支撑方法和夹持方式作了改进，采用了定点手修像散的方法，确保轻量化主镜的成功研制。系统对接检验弥散圆直径0．02mm，用WYKO激光干涉仪检测，系统波面误差（PV）值为1．23λ（λ=0．6328μm），均方根（RMS）值0．18A，各项指标达到了设计要求。

介绍了对角线为110mm六边形反应烧结轻质碳化硅平面反射镜超光滑光学加工工艺流程.详细阐述了各个工序所使用的磨具、磨料和抛光机床工艺参数,对实际加工的轻质碳化硅平面反射镜超光滑表面进行检测,检测结果为:面形精度均方根值(RMS)为0.011λ(PV值为0.071λ,λ=632.8nm),表面粗糙度RMS达0.75nm.

高精度(Δ90°≤0.5″)长方体的制造技术主要包括了加工方法和检测方法两个方面,即长方体的前期加工阶段采用立方体(方砖)形式加工,以保证一个直角的精度;后期是采用分离器单块精抛的加工方式,以保证其平行差.加工过程中用Φ150激光平面干涉仪检测和控制面形及平行度,用LY-Φ80棱镜干涉仪检测和控制直角精度.这种制造技术可以将长方体的直角精度做到Δ90°≤0.5″.

介绍了一种在光学透镜上加工非回转对称、高精度L型台阶的方法。该方法巧妙开发了现有光学数控设备棱镜铣磨机的功能,同时利用金刚石磨轮的外圆及端面,并通过设计合理的工装夹具及编程技巧,有效解决了零件的装夹问题及设备非常规状态下的正常运行,实现了在光学透镜上加工出非回转对称、高精度L型缺口台阶。

基于离轴三反光学系统（TMA）的一般设计方法,总结了设计要点。以两个基于三反光学系统的设计为实例,阐述了通过合理地安排光学结构、将次镜设计为球面反射镜、主镜和三镜在球面基础上改变高次非球面系数等,可使离轴三反光学系统的设计结果接近衍射极限,传递函数在50lp/mm时都接近0.6,Strehl率由通常的0.91提高到0.93。与传统离轴三反系统相比,相机加工公差和面形加工公差从原来的λ/50放宽到λ/40,主、次、三镜的装调公差放宽了4倍。文中的设计降低了相机的加工及装调难度,有助于系统光学特性实现衍射极限,为三反光学系统的广泛应用提供了借鉴和实用参考。

提出了一种摆臂式三点光学镜面支撑系统,分析了其结构原理和工作性能,给出了实现的方法和制造工艺.该支撑系统具有结构简单、刚度恒定以及无附加温度应力等特点,可用于中小型光学镜面和光学元件的支撑,特别适用于空间仪器的光学加工领域.

介绍了一种去除中频误差的有效工具——被动半刚性磨盘。被动半刚性磨盘由刚性基底、变形层、薄板层以及抛光层组成。这种特殊的夹层式结构使磨盘在平滑过程中具有高通滤波特性，因而能够有效去除中频误差。基于弹性力学和滤波器理论，分析了被动半钢性磨盘的平滑机理，讨论了磨盘基本参数和误差频率之间的相互关系。以一块表面具有明显中频误差的抛物面镜为实验件，对被动半刚性磨盘的平滑能力进行验证，经过2个周期（共计75min）的平滑后，中频误差得到了有效抑制。

基于弹性力学理论，对应力加工方法的原理、算法及玻璃薄板对复杂面型的模拟进行了研究。在球面镜周边分布力和力矩的状态下对球面变形为轴对称非球面进行了分析，以抛物面镜为例，采用有限元法对玻璃薄板周边施加均布弯矩后产生的变形量和最大应力进行了模拟、分析和仿真计算，得出的仿真结果与球面和抛物面之间的理想变形量进行比较，验证了基于弹性力学的应力加工方法加工旋转对称非球面理论的正确性。

非球而光学在应用方而有诸多优点，例如可校正高分辨率透镜的像差，实现大视场和建立体积小且重量轻的光学系统。另外，在一些特殊应用场合，非球而光学能发挥作用，如透镜系统的全开孔径真实小晕成像或为眼镜设计递增型镜片。