GS(Gerchberg Saxton)算法具有收敛速度慢、运算精度低和收敛易陷入局部极小值等缺点,其对初值的选择非常敏感。通常情况下,估计的初值越接近真实值,复原效果越好。为了获得更接近于真实值的初始相位,在望远镜的瞳面添加非冗余孔径掩模,对通过掩模形成的干涉图进行处理,获得初始相位,可有效地加快GS算法的收敛速度并提高其运算精度。仿真结果表明所提算法的平均复原精度最少是GS算法的9倍。

基于圆孔衍射理论,设计了一套拼接式反射镜的共相误差光学检测系统,并采用双波长窄带共相算法实现对合成孔径拼接镜的共相检测。方案中设计了圆孔掩模板、相位板和微棱镜阵列,通过数值仿真得到子镜间存在一系列台阶差时的圆孔衍射模板图样,再将待测图样与模板图样进行相关匹配,获得当前子镜间存在的台阶差。在将检测方案应用于拼接镜检测之前,通过相位板在光路中引入已知量相位差进行模拟实验,对衍射图样进行采样和匹配;实验结果验证了方案的可行性,可实现对合成孔径拼接面进行较高精度的共相检测。

下一代大口径望远镜有两个特点，一是主镜通过拼接而成，且是通过主动光学来控制它们之间的平移、倾斜误差；二是采用自适应光学来校正大气湍流。因此分析拼接误差对拼接镜像质的影响，对下一代望远镜发展有重要意义。通过理论及数值仿真分析了拼接式主镜中平移、倾斜误差以及边缘误差对拼接镜成像质量的影响，通过理论与仿真分析可知拼接镜平移误差与倾斜误差对拼接镜成像质量的影响是相互独立的，边缘误差对拼接镜像质的影响较小。

为实现展开式拼接望远镜粗共焦共位相的调整, 本文采用三块子镜拼接的方式进行主镜面形的调整。首先由步进电机和直线电机实现宏动范围 (微米量级)内动态子镜的展开, 然后由压电促动器进行微动范围 (纳米量级)的调整。由三组压电促动器构成的三自由度调整平台可实现对子镜倾斜误差和活塞误差的精密调整。经试验验证, 三自由度调整平台对反射镜调整后的误差小于 0.5″；利用 ZYGO干涉仪对三子镜光学系统进行共焦检测, 测试结果显示三块子镜达到了共焦调整的目的。拼接式望远镜粗共焦共位相的调整为进一步面形误差补偿, 最终实现精共焦共位相提供了一定的技术基础。

针对附加像差为离焦模式的相位差异波前探测技术在实际工程应用中遇到的各类误差问题，以探测拼接型望远镜的共相误差为例，通过数值仿真对焦面位置误差、离焦量误差、图像对准误差、曝光延时误差及噪声误差对波前探测精度的影响进行了定量分析。并提出了通过改进相位差异算法进行消除相应误差项的方法，使得波前探测的均方根误差分别由校正前的0.06λ、0.0581λ、0.0754λ、0.0796λ、0.0737λ 分别下降为5.8834 × 10^-4 λ、6.664 × 10^-4 λ、3.5853 × 10^-5 λ、6.1837 × 10^-5 λ、0.0013λ, 且对于各误差项在较大误差范围内，仍可以保持上述相同量级的波前探测精度。结果表明:该方法可以有效地消除误差,大幅度提高波前传感精度，对于相位差异波前探测技术在实际工程中的应用具参考意义。

为了实现合成口径非球面系统共相位，提出一套测试拼接方法。对抛物面系统面形进行曲面拟合，建立面形坐标矩阵，根据三维坐标变换矩阵直接计算出子镜平移偏摆调整量达到合成口径共相位，计算机上模拟调整得到拼接系统精度与设定精度相当。搭建了一套测试拼接系统，使用红外双波长相移干涉仪检测Φ 600 mm 抛物面子镜系统面形，根据拟合面形数据得到子镜调整量校正子镜。实验得到合成口径系统子镜失调误差与单一口径面形加工精度λ /15 相当。