偏折术中的几何结构标定误差是制约低阶面形测量精度的主要因素。分析几何结构标定中校直误差与平面镜低阶面形测量误差之间的关系,给出描述校直误差与面形测量误差之间关系的灵敏度方程和权重因子,并通过模拟和实验结果对其进行验证。结果表明,校直误差会在面形测量结果中引入倾斜、离焦、像散和彗差等像差项,且面形测量误差与校直误差成正比。本研究有助于选择合适的偏折术系统结构,以提高低阶面形测量精度,同时可为偏折术测量中面形误差的评估和分析提供理论指导。

偏折术中的几何结构标定误差是制约低阶面形测量精度的主要因素。从数学模型、理论模拟和实验三个方面分析了几何结构标定误差与低阶面形测量误差之间的关系。给出了表示几何结构标定误差与面形测量误差之间关系的数学模型,并通过模拟和实验对其进行了验证。结果表明,几何结构标定中坐标平移误差会导致倾斜和离焦面形测量误差;被测面分别与相机和显示器之间的距离越大,几何结构标定的误差对低阶面形测量的影响越小。研究结果可以帮助设计合适的偏折术测量系统结构和提高低阶面形测量精度。

为实现高功率激光装置长程传输光路中反射镜法线指向的精密准直，分析了反射镜法线指向安装误差来源。针对高功率激光装置结构和安装特点，选取了预准直、模块姿态离线复制和柔性对接相结合的精密准直方案。对离线准直测量精度和复位精度进行了验证，实验数据证实了方案的可行性。该技术在神光-Ⅲ主机装置光传输系统安装调试中取得了良好的效果。

大口径反射镜组件检测存在的设备昂贵、环境要求苛刻等问题。基于S-H波前传感器的子孔径拼接检测技术，对其拼接算法进行改进，提出混联拼接算法，有效减小拼接导致的面形检测误差。该方法结合自准直波前检测系统和高精密二维扫描系统形成大口径反射镜反射面形拼接检测系统。对比实验表明，该系统测量误差为0.072 λ，满足高功率固体激光器对大口径反射镜组件装校过程面形控制的要求。

从惯性约束聚变系统高功率固体激光驱动器中具有典型意义的大口径激光传输反射镜的装配结构及其技术精度特点出发，分析了其关键面形误差指标的形成原理，研究了反射镜单元的装配预紧基本力学模型。并在此基础上，进一步针对空间安装状态的反射镜面形无法精密检测难题，提出了“精密检测—数值建模”相综合的面形误差分析与预测方法，以期为我国“神光-III”主机装置大口径反射镜的集成化装校工程提供科学指导方法及有力的技术工具。

大型高功率固体激光装置神光III中包括许多大型、精密光学模块，完成各类模块高精度准直是一项巨大的技术挑战。提出了基于光传输建模分析，数值计算、工程实践3个层次相融合的大型光学系统准直误差分析研究方法，并以空间滤波器系统为对象进行了深入的研究与分析。针对模块准直精度建立了带误差传递的光传输模型，借助误差分析方法，分析了主影响因子及权重，结合工程实际，完成了模块光轴精度分解。采用光轴实体化表征技术和齐次矩阵变换方法，实现了模块、光轴、镜片位姿统一表征，结合激光跟踪仪，完成准直平台设计。最后以具有亚毫弧度准直要求的典型光机模块为例，在工程环境下搭建了准直平台，验证了理论分析方法在实际工程中的适用性。这一方法对激光聚变装置中光机模块精密准直技术研究有着普遍指导意义。

在惯性约束聚变(ICF)终端光学组件(FOA)的精密装校过程中，超大超薄KDP晶体面形在重力作用下会发生畸变，从而导致晶体内部晶轴发生改变，进而由于波前相位失配而极大地降低高功率激光的频率转换效率。针对大口径薄型Ⅰ/Ⅱ类KDP晶体在非垂直放置状态下出现的附加面形问题，利用有限元分析软件，建立了具有不同初始面形的KDP晶体及其“杠杆式”夹持系统的模型，对晶体经夹持系统夹持后的附加面形分布进行了仿真计算，并讨论了支撑条上表面的加工误差类型及大小、晶体初始面形对KDP晶体附加面形的影响。研究结果表明: “杠杆式”夹持系统能有效改善大口径薄型KDP晶体因重力作用而引起的附加面形变化;晶体边缘部分的加工误差对KDP晶体附加面形有较大影响。

针对已有的角差法面形检测原理验证装置，分析采用相对测角法测量反射镜表面采样点的斜率并重构面形的测量方式中测角误差的传递方式。通过Matlab软件建立该传递方式的分析模型，并分析测角稳定性误差对面形测量的影响。实验证明该仿真分析的结果可靠有效。

通过对比大口径光学元件夹持不当时全口径与局部口径之间的图像关系，研究局部面形控制的新方式。并与高精度的大口径干涉仪进行比对测试，验证拼接干涉仪的测试精度。实验表明，拼接干涉仪局部测试精度可达50 nm（PV值），空间分辨力高达5 mm-1，可以实现中频段的装校监控。使用拼接干涉仪扫描测试全口径面形，测试不确定度小于100 nm，与600 mm的大口径干涉仪测试结果差别小于0.04λ（波长λ=632.8 nm）。