Yb∶LuScO3晶体作为固体激光器的新型增益介质，其面形和表面质量严重影响激光器的光束质量，因此探索Yb∶LuScO3晶体的超精度光学加工工艺参数具有重要意义。本文系统开展了Yb∶LuScO3晶体超精密光学加工的工艺参数研究,针对Yb∶LuScO3晶体在加工过程中容易破裂和表面质量较差的问题，提出了拼接上盘和树脂铜盘抛光垫的关键技术。首先，使用COMSOL Multiphysics有限元软件对拼接工艺中选取的不同保护垫料的应力进行仿真。接着，研磨阶段逐步减小B4C磨料的粒径。然后，粗糙阶段使用树脂铜盘作为抛光垫，并对树脂铜盘抛光垫的作用进行了分析。最后，使用激光二极管泵浦加工好的样品进行激光输出实验。实验结果表明: 基于该技术加工后的晶体表面粗糙度RMS=0.296 nm，面形精度 PV=53 nm。在1 086 nm处获得了8.3 W的连续激光输出，斜效率为58%。该加工方法可以广泛应用于Yb∶LuScO3晶体的高精度加工。

采用热弹性模型, 对光学薄片点胶过程进行了有限元分析。对点胶后影响工件面形变化(Δp)的工艺参数进行了优化。研究结果表明, 对于光学薄片(直径为100 mm, 厚度为2 mm), 宜选择具有高弹性模量和低热膨胀系数的薄底板材料, 且胶点的半径、个数及弹性模量越小, Δp越小; 胶点位置应该避开高Δp区域; 胶点的热膨胀系数对Δp的影响较小。

针对大口径平面光学元件全频谱面形技术指标的高效率、高精度收敛, 研究了环形抛光技术。考虑环抛机沥青蜡盘的平面度直接影响工件面形的收敛效率, 本文利用准直激光束作为参考, 设计研制了测量精度高, 重复性精度达到±1 μm的大型环抛机抛光蜡盘平面度测量专用装置。分析了环抛过程中蜡盘表面平面度和工件面型PV值之间的变化规律和相关性, 根据测量数据得出了蜡盘平面度数据和工件面形的对应关系。实验显示: 当平面度和面形曲线相差较大时, 工件面形可快速收敛至1λ左右, 并由粗抛向精抛工序快速过渡。提出的大型环抛机抛光蜡盘平面度监测装置实现了对湿滑胶体平面的高精度、快速测量, 为环抛的确定性抛光工艺提供了重要的技术支持。