现代X射线掠入射成像式望远镜是由大量的圆柱面超薄玻璃镜面经压制成圆锥面组成的准Wolter-I型望远镜。为了完成超薄玻璃圆柱面的检测,设计了适用于干涉检测的计算全息图(CGH)。结合CGH的设计制作过程,分析了CGH的基底面形误差、刻蚀占空比误差、刻蚀位置误差、刻蚀深度等误差,并对占空比、刻蚀深度的参数做了具体的分析,通过对制作误差的分析选择了制作参数。采用设计制作的CGH和ZYGO干涉仪实现了X射线望远镜用柱面镜的检测,检测结果达到了柱面镜的使用要求。

基于等效应力法分析了温度变化对反射镜面形准确度的影响.对反射镜粘接处施加一定量的径向强迫位移约束, 使其受到与热应力大小一致的应力作用, 在该强迫位移约束下反射镜面形变化与热应力作用下反射镜面形变化基本一致.对直径为70 mm、厚度为15 mm的反射镜进行粘接实验, 用ZYGO干涉仪测定温变前后反射镜的面形变化.当温度由20℃降到16℃时, 反射镜面形峰谷值和均方根值的变化量分别为0.005λ和0.002λ(λ=632.8 nm), 理论计算的峰谷值和均方根值变化量分别为0.004λ和0.002λ；当温度由20℃升高到30℃时, 反射镜面形峰谷值和均方根值变化量分别为0.013λ和0.006λ, 理论计算的峰谷值和均方根值变化量分别为0.012λ和0.004λ, 实验值和模拟分析值基本一致.

为解决高精度检测非球面反射镜的难题, 提出利用Zygo干涉仪完成非球面环形子孔径检测。通过移动待测非球面, 使得由干涉仪产生的参考球面波, 以不同的曲率半径匹配待测非球面的各个环带区域, 分别测试每个环带, 进而完成对整个非球面的拼接检测。以双曲面反射镜为例进行拼接检测, 并搭建辅助光路, 利用无像差点法对拼接结果进行验证。验证结果表明: 该方法测量误差小于1/20 λ(λ=632.8 nm)。

提出了一种接触式轮廓仪测量非球面参数的新方法, 该方法通过在传统的二维接触式轮廓仪基础上增加旋转, 从而实现了三维测量。为了验证新方法的测量准确性与可行性, 文中使用 ZYGO干涉仪对旋转对称球面进行检测, 与新方法的检测结果加以对比。最后, 使用新方法对非球面光学元件的面形参数进行测试, 分析结果表明新的测量方法具备较高的测试精度, 满足测量要求。

为了验证相位恢复波前传感器的性能，搭建了相位恢复传感器和Zygo干涉仪对不同波前畸变进行比较测量的实验平台。采用液晶空间光调制器产生的单项像差来验证相位恢复传感器对各种像差的检测能力，把相位恢复测量结果与高精度的Zygo干涉仪测量结果进行比较分析，结果表明在面形误差分布及误差的峰谷(PV)值和均方根(RMS)值上，两者具有一致性，对于波前RMS的测量精度达到3λ/1000左右，这说明相位恢复测量方法的可行性和准确性。

以往检测衍射光栅波前时，需自行搭建检测光路，且搭建过程中由于元件较多，造成系统精度难以保证，得到的测量结果不够理想。针对这些问题，本文提出基于 GPITMXP/DX型 ZYGO干涉仪搭建检测光路，并对平面衍射光栅及凹面衍射光栅的衍射波前进行了检测，得到参考光与衍射光的干涉条纹及相关信息，拓展了 ZYGO干涉仪的用途。利用传统的干涉检测法，检测时，干涉仪与标准透镜及反射镜配合使用，标准镜精度接近 λ/40，干涉腔精度为 λ/20。检测得到平面光栅一级衍射光与参考光的干涉条纹及光栅的衍射波前，分析比较了两种检测凹面光栅的方法。与以往检测光栅波前装置相比，本文提出的测量装置精度高、安装简单，不需要搭建专门的波前检测装置，便于重复测量，得到的结果可靠性高。

为实现用小口径面形干涉仪完成对大口径光学镜面面形的检测，发展了斜入射检测方法，增大投射到待测镜上光斑的尺寸，从而增大干涉仪检测的镜面口径范围。推导了斜入射法检测平面反射镜面形的公式，并考虑了此方法可能引入的误差。对尺寸为124 mm×42 mm的平面反射镜分别在垂直和不同斜入射角条件下进行了测量，垂直入射时测得镜子工作表面面形起伏高度均方根（RMS）和峰谷(PV)值分别为16.3 nm和67.8 nm，斜入射时测得镜子工作表面的面形起伏高度RMS和PV值分别为16.8 nm和68.7 nm，相对误差分别为3%和0.9%，可以满足第三代同步辐射光束线的要求。

提出了一种用朗奇法定量检测大口径非球面的新技术。主要以大口径非球面镜的加工表面为研究对象,设计了大口径非球面检测系统,该系统由CCD摄像机、He-Ne激光器、郎奇光栅、微型计算机等组成。并利用大口径非球面检测系统对一个顶点曲率半径为1 638.69 mm,被测曲面半通光口径为315 mm的光学元件的面形进行了实际测量,给出了光学元件标准偏差和峰谷值测量结果。最后对测量结果进行了讨论。研究结果表明:基于郎奇法的几何原理,利用CCD摄像系统定量检测大口径非球面的方法具有较高的精度。

提出了一种亚角秒精度的转角测量方法.利用ZYGO数字干涉仪测量压电陶瓷转动平台驱动待测标准平面镜偏转前后镜子面形精度的PV(Peak Valley)值,二者的差值除以待测标准平面镜的直径,其结果近似等于压电陶瓷转动平台转动的角度.通过测量与误差分析,验证了压电陶瓷转动平台的转角精度小于1 μrad(0.2″),而测量的总误差和压电陶瓷转动平台移动的角度大小有关,移动距离越大,产生的误差越大,但其相对误差小于1%.本测量方法证明压电陶瓷精密转动平台转角精度达到了极紫外太阳望远镜(EUT)0.8″的角分辨率的要求.

为适应未来遥感光学系统研究的需要,研制了一套低温真空实验装置.该实验装置包括低温真空腔体、真空抽气系统、ZYGO干涉仪和防震平台以及监控测温系统.其中的低温真空腔体是针对小型光学元件实验设计的,主要用于测量光学元件的温度场和低温变形,并且把电机产生的局部热量尽可能导出系统.文中还对真空低温腔的关键部件光学窗口和梯形支撑的设计进行了详细分析.