为了实现高次回转对称非球面的全口径超光滑加工，对磨头的运动控制算法进行了研究。介绍了超光滑加工的基本原理以及相应数控机床的机构，并对其光学表面的创成方式进行了描述。为了精确控制磨头的运动轨迹，提出了非球面驻留点的等误差递推求解算法进而分析了轨迹误差。计算了磨头位于不同位置时去除率的分布情况，并建立了驻留时间数学求解模型。在自研设备上对口径为150 mm，非球面度为116 μm的样件进行了超光滑加工。表面粗糙度方均根值由1.523±0.045 nm降低至0.399±0.0238 nm且分布均匀。实验结果表明，利用该算法可以精确控制磨头的运动轨迹，从而保证表面粗糙度的均匀一致。

超光滑加工通常是在保证光学元件面型精度不劣化前提下提升其中高频精度.均匀去除是保证超光滑加工过程中光学元件面型精度不劣化的重要途径.本文以四轴三联动小磨头超光滑加工机床为基础, 结合Preston假设, 研究了四轴三联动超光滑加工机床对光学元件的材料去除特性, 发现当机床取某些特定的参量时, 通过等值的驻留时间规划即可实现光学元件表面材料的均匀去除.最后, 对这些特定的参量进行了对比实验.实验结果验证了理论分析的正确性.

在Preston假设基础上, 研究并推导了光学元件抛光过程中“花瓣”型截面磨头在双转子运动形式下的去除函数.提出了“花瓣”型截面磨头的离散点弧长表达方法, 并讨论了该方法的适用范围; 基于离散点弧长法, 推导了“花瓣”型截面磨头在双转子运动形式下的去除函数表达式; 根据可调步长式曲线逼近原理研究了类高斯型目标去除函数的逼近算法; 并得到了类余弦型去除函数的双转子抛光模参量.从而证明了双转子抛光技术可以得到类高斯型去除函数.

为了精确控制超光滑加工过程中磨头的运动轨迹, 从而实现光学元件材料去除的均匀稳定, 研究了超光滑加工的后置处理算法。分析了超光滑加工工艺的特点和相应的超光滑机床的机械结构, 建立了机床的坐标系统, 构造了机床的运动学模型。对于光学元件母线为任意平面曲线的情况, 研究了磨头运动轨迹的等误差直线逼近算法。在曲率半径为290mm, 相对口径为1∶2.9的凹球面上进行了超光滑加工实验。结果表明, 利用所述算法可以精确地控制磨头的运动轨迹, 从而保证材料去除的稳定性。

为实现 193 nm投影物镜光学元件的超光滑加工，介绍了一种非接触式微射流超光滑表面加工方法，对该方法的材料去除特性和超光滑加工效果进行研究。首先，采用计算流体动力学理论对其材料去除机理进行了仿真研究，通过对微射流流场的压力、速度和表面剪切力的分析得到其去除函数形状与表面剪切力的分布相反，呈现 W型。随后，采用正交法对各工艺参数对抛光效果的影响进行了综合分析，结果表明材料去除效率随入射速度和磨料浓度的增大而增大，随工作距离增大而减小，并且工作距离具有显著影响，为实验研究中工艺参数的选取提供了指导意义。最后，在自研的微射流抛光机床上对一平面熔石英进行了抛光实验，加工样件表面粗糙度均方根值由初始的 1.02 nm降为 0.56 nm。实验结果表明，微射流抛光技术可以用于光学元件的超光滑加工。

采用Fluent软件对射流抛光材料去除机理进行了流体动力学仿真研究，通过对射流流场压力、速度和工件表面剪切力的分析可知材料去除量应与表面剪切力的分布相对应，去除函数呈现W型；随后采用正交法对入射速度、工作距离和磨料浓度等工艺参数对抛光效果的影响进行了综合分析，结果表明：去除效率随入射速度和磨料浓度的增大而增大，随工作距离增大而减小，并且工作距离对去除率具有显著影响，为实验研究中工艺参数的选取提供了一定的指导意义。

超光滑表面在现代光学领域的应用愈来愈广泛，相应的超光滑表面加工技术也就成为超精密加工技术的重要组成部分。介绍了超光滑表面的特点，对其加工技术进行了分类比较，认为非接触式加工方式是获得超光滑表面的理想方法。对国内外现有超光滑表面加工技术的发展进行了归纳总结，详细阐述了各种技术的加工原理、加工精度及应用范围等。指出了国内超光滑表面加工技术与国际先进水平相比存在的差距，并分析了超光滑表面加工技术的发展趋势。

在传统光学加工过程中产生的亚表面损伤(SSD)会降低光学元件的使用性能和寿命，需要对其亚表面损伤进行检测从而在加工过程中加以控制。从破坏性和非破坏性检测方法两方面概括性地分析了光学元件亚表面损伤的检测技术，对各种检测方法进行了分析和讨论，并指出了各种方法的优缺点。指出了国内的亚表面损伤检测技术与国际先进水平相比存在的差距，并分析了亚表面损伤检测技术的发展趋势。

综述了我所软X射线-极紫外波段关键技术的研究进展.描述了软X射线-极紫外波段光源技术,研制了工作波段为6～22 nm的微流靶激光等离子体光源;介绍了光子计数成像探测器技术,研制出了有效直径为25 mm,等效像元分辨率为0.3 mm的极紫外波段探测器;开展了超光滑表面加工、检测技术的研究,研制了超光滑表面抛光机,加工出高面形精度的超光滑表面,面形精度为6 nm(RMS值),表面粗糙度达0.6 nm(RMS值);进行了软X射线-极紫外波段多层膜技术的研究,研制出13 nm处反射率为60%的多层膜反射镜,150 mm 口径反射镜的反射率均匀性优于±2.5%;最后,讨论了软X射线-极紫外波段测量技术研究,研制出该波段反射率计,其测量范围为5～50 nm,光谱分辨率好于0.2 nm,测量重复性好于士1%.在上述关键技术研究基础上,研制出了极紫外波段成像仪和空间极紫外波段太阳望远镜,这些仪器在我国空间科学研究项目中发挥了作用.