优化的拼接算法是环形子孔径扫描测量大口径非球面光学元件的关键问题.针对一种基于离散相位值的环形子孔径拼接算法,从精度评定判据入手,对随机噪声、高阶噪声、重叠区宽度及子孔径数目这几个主要影响因素进行了数值仿真分析.结果表明,该算法对高阶噪声和随机噪声均不灵敏,高阶噪声的影响略大于随机噪声的影响;对口径和相对口径较大的非球面,相邻子孔径间重叠系数应大于0.15,对于非球面度不大的非球面,重叠系数可大于0.25, 能以较高精度求得拼接参量.

针对高精度大口径非球面镜通常存在定量检验方法(补偿器法、全息法、自准直法)所需要的辅助元件制造困难、成本高这两个主要难点,利用不同曲率半径的参考球面波前来匹配被测非球面表面不同的环带区域,使它们之间的偏离量减小到在小口径干涉仪的测量范围内,每次测量仅是被测表面的一部分,通过算法'拼接'可得到全孔径的面形信息.给出了其拼接数学模型、参量求解方法及其精度评定判据.仿真分析表明,该技术是切实可行的,算法具有较高的拼接精度.该方法无需辅助光学元件就可实现对大口径、大相对口径非球面的直接测量,且具有很宽的适用范围.

环形子孔径拼接技术是一种无需辅助元件就能检测旋转对称大口径非球面镜的有效手段。根据该技术的检测原理，从几何光学的角度建立了子孔径规划模型，给出了模型数值求解的具体方法。以一口径为700mm、中心遮拦为160mm、顶点曲率半径为3000mm的抛物面镜为例进行了数值计算，且从物理光学的角度对数值计算结果进行了进一步分析和解释，并进行了初步的实验研究。结果表明，该模型具有较好的预测效果，可为实际检测方案设计提供理论依据，使得检测过程可控、量化和可重复。

使用子孔径拼接技术可以无需补偿器、大口径的辅助镜、全息图等辅助元件实现对大口径、大偏离量、高陡度非球面甚至离轴非球面的检验，而且可以同时获得中高频的相位信息，大大地提高了测量精度，降低了成本。在总结了常用检测非球面方法优缺点的基础上提出了利用圆形子孔径、环形子孔径检测非球面的基本原理，并对其步骤的实现、数学模型的建立和拼接算法的开发进行了分析和研究。结果表明，子孔径拼接检测技术可以作为补偿检验以外的另一种定量测试非球面的手段，可以和其它检测方法相互验证，从而确保检测的准确性和可靠性。