为考察所设计摆镜在外栽作用下面形变化是否满足设计要求，研究了摆镜在螺钉预紧力和不同方向重力作用下的摆镜面形变化规律，使用接触非线性有限元方法对摆镜进行了仿真，采用基于Zemike多项式的数据处理算法对面形数据进行了处理，得到消除刚体位移后表征实际面形变化的参数和表示刚体位移系数的分布曲线。结果表明：螺钉预紧力和不同方向重力作用下摆镜刚体位移明显，镜面平移占据了刚体位移的主要方面，基于集成仿真技术的面形处理算法可以有效消除刚体位移；预紧力存在、不同方向重力作用下摆镜面形影响略有不同，与预紧力相比重力作用对面形影响较小。预紧力作用下摆镜面形仿真数据对于摆镜设计、装调具有一定指导意义，也说明了基于接触方法面形仿真的工程适用性。

根据高精度干涉仪镜头的工作状况,给出了平放时镜头的装卡方式。用Ansys Workbench有限元分析软件对镜头由重力、支撑结构所导致的面形变化进行仿真分析,在对光机结构进行有限元分析的基础上,反复优化镜头机械结构设计,从而使支撑结构引起的系统误差降到最低,以Zernike多项式为接口工具拟合镜面变形,评估了该支撑结构对镜头光学性能的影响。分析结果表明,在该支撑方式下,干涉仪镜头引入的波像差的均方根值RMS〈1/50λ,满足像质要求。

为了获得高反射率光学平面的绝对面形分布,提出了基于斜入射的平面度绝对检验方案。该方法通过菲索干涉仪的空腔干涉以及两次斜入射测量得到三组波面数据,使用Zernike多项式对波面拟合,通过求解待测表面的旋转不变量和旋转因变量获得整个平面的绝对面形分布。测量90 mm口径的镀铝反射镜,其绝对检验结果为0.266λ（PV）,0.075λ（RMS）。讨论了测试中斜入射角及旋转角的选取方法,并分别选择45°和54°进行测试。基于斜入射的平面度绝对检验方法操作步骤简单,特别适合于高反射率光学表面的绝对面形检测。

光机热集成分析技术是光学分析和结构分析相结合的一种有效手段。根据空间望远镜所处的环境,用有限元法在Ansys软件中进行热应力分析,通过接口工具Zernike多项式实现各个软件的数据交互。在VC＋＋平台下编写了基于Gram-Schmidt正交化法的接口程序,将拟合后的多项式导入到Zemax中进行了分析。实现了光机集成分析的完整过程。实践证明,这一方法正确可靠,简化了光机热集成分析的过程,为光学系统和光机结构热匹配设计提供了重要设计依据。

在三阶矢量波像差理论的基础上，建立了系统内失调量与系统波像差Zernike系数的关系式，并以共轴三反射光学系统为数学模型进行了仿真分析．结果表明，基于矢量波像差理论的装调技术可行，并可用于大型光学系统的装调．利用该理论对一共轴非球面三反系统进行装调，最终使系统波像差RMS〈0．080）λ．

微变形反射镜(MEMS-DM)是用于自适应光学中波前校正的重要元件.测试实验中对37单元微变形反射镜的光学影响函数矩阵进行了推导和全面测量,从而验证了其叠加性.由光学影响函数推导出了微变形反射镜的控制电压矩阵,利用电压矩阵校正了变形镜的初始面形.最后,对微变形镜校正波前畸变能力进行了测量和评估,得出关于优化微变形镜设计相关方面的一些结论.

本文详细介绍了一种新型主观式波前像差仪的工作原理,具体地阐述了主观式波前像差仪的光路控制系统、瞳孔自动跟踪系统以及计算机软件控制系统,并给出了像差仪的结构原理图以及程序控制流程图.同时介绍了主观式波前像差仪中用于定量描述波前像差的两种方法Zernike多项式和波前像差图.主观式波前像差仪能精确地测量出人眼的低阶和高阶像差,其应用前景广阔.

根据某空间光学系统的SiC反射镜的设计指标要求，对比分析了各种轻量化结构（包括三角形、正方形、六边形和各种扇形轻量化结构）的力学（自重变形）、热学性能（温度应力变形）。综合比较这些轻量化结构的轻量化率、比刚度和热稳定性能，最终确定采用一种扇形轻量化结构。在轻量化率达到75%的情况下，镜体的自重变形和热变形均满足要求：采用Zernike多项式拟合去除刚体位移后得出，在周边支撑情况下镜面由于自重引起的表面畸变量的RMS值为0.010 1 μm，约为λ/60（λ=0.632 8 μm）

补偿器法是测量非球面反射镜面形误差的一种重要的方法。在检测过程中，各个元件之间的调整会带来初级像差，这是影响最终检测结果的一个关键因素。本文以一个1m口径的非球面反射镜为例，首先详述了其面形误差检测的设计和测量过程，然后分析了各个元件的调整会带来相应的初级像差，随后给出了实际检测过程中出现的误区，并对其进行了分析和讨论，结合实际的检测过程得出了相应的判断和消除的方法。最后，分别对300mm、700mm口径非球面反射镜与本文1m非球面镜的检测结果进行了比较，证明了该误区会使最后的检测数据发生变化，从而使最后的检测结果失真，并验证了先判别后消除方法的可靠性。最后利用正确的方法，检测得到1m口径非球面被测镜的RMS面形误差为0．038λ，满足指标要求。

针对干涉仪高精度检测的需求,本文提出了旋转法标定干涉仪系统误差,实现绝对检测,从而提高检测精度。该方法根据Zernike多项式的性质,可以通过N次平分旋转和一次旋转法两种方法实现。本文对这两种方法分别做了详细的理论推导,并且给出具体实验结果与误差分析。实验结果表明,两种方法的测量结果基本一致,差值的PV值为0.006λ,RMS值为0.001λ。误差分析结果表明,一次旋转法的旋转误差小于N次平分法,因此一次旋转法是一种精度更高的方法。