以典型的20 m²小型定日镜为对象，采用光-机集成建模方法，研究了自重和风载荷联合作用下定日镜的服役光学精度特性，综合考虑了定日镜工作高度角、风压大小和关键结构参数的影响。结果表明，沿镜面横向的斜率误差分量D_x要明显大于沿其竖向的D_y，螺栓数量N增加对D_x影响不显著，但能显著减小D_y，反射镜面自身刚度弱是其服役光学精度下降的主要原因；机架中角钢型材的边长a在30~50 mm之间对光学精度影响较小，但厚度t对光学精度的影响较为显著。定日镜结构变形与镜面斜率误差均随着风压载荷的增加而线性增加，且不同高度角β下总镜面斜率误差变化曲线斜率基本一致；仅在自重作用下，高度角0°~90°内总斜率误差能控制在1.45 mrad以内；镜面变形与其斜率误差分布规律完全不同，镜面斜率误差与镜面变形之间并非呈线性正比关系，采用光学精度进行评价或指导定日镜结构优化设计是最佳途径。

介绍了同步辐射压弯镜重力引起的面型斜率误差及评价标准。根据梁的弯曲理论，提出了力矩加多点力补偿重力的方法，以上海光源XAFS光束线(BL14W)中的压弯镜为例，计算出力矩加两点力、力矩加三点和力矩加四点力补偿的最小斜率均方根误差分别为0.092，0.041，0.022 μrad。补偿结果的对比表明，当镜子两端有力矩补偿时，各补偿力相应减小，力矩加两点力、力矩加三点力和力矩加四点力补偿的面型斜率误差分别为没有力矩补偿时的52%，61%，68%。力矩加多点力补偿重力的方法明显优于多点力补偿重力的方法。

介绍了双压电片镜自适应光学技术, 同时为其在同步辐射光学领域中的应用与进一步发展提供前瞻性的思考与探索。根据目前已公开发表的相关文献资料, 总结介绍了双压电片镜自适应光学技术, 阐述了该技术的工作机理与关键参数, 并对其在国际上具有代表性的同步辐射机构中的应用情况作出描述, 并指出涉及的关键技术问题与未来的发展趋势: 不仅要有效地解决“连接点效应”对双压电片镜技术的负面影响, 还要实现亚微米乃至纳米级的聚焦光斑, 这两项内容都是双压电片镜技术需要进一步解决的重要问题。未来, 双压电片镜自适应光学技术可望在我国先进的第三代同步辐射装置—“上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)”二期工程建设中得到应用。

正在建设中的上海光源梦之线(Dreamline)是一条宽能段、超高能量分辨率的软X 射线光束线。如此高指标的光束线在建设过程中有许多难点需要克服，其中光学元件的热变形是达到数万分辨能力的主要障碍。梦之线采用的5 m 长的波荡器会产生很高的热辐射从而使各光学元件，特别是第一块平面镜(M1)和第二块平面镜(M2)发生热形变进而影响整个光束线的性能。因此本文计算了Dreamline 各光学元件的热功率密度分布，在此基础上对各光学元件进行了稳态热分析，得到M1、M2 达到热平衡时的温度，热变形和面形误差分布，进而利用热变形结果对光束线进行了追迹，并且设计了一套热修正装置指导单色仪自身的聚集调节从而消除镜面热变形对光束线性能的影响。结果表明，即使在镜面热变形最高的情况下，通过对各光学元件进行有效的冷却并通过单色仪自身的聚集调节能消除镜面热形变对光束线性能的影响。

针对变包含角平面光栅单色器前置平面镜(PM)受热负载而导致的单色器分辨率降低问题，提出优化聚焦常数(Cff)补偿分辨率的方法。首先，计算不同Cff值时PM的热功率吸收谱，在此基础上对镜面热负载进行热-结构耦合分析，得到不同热负载时PM表面热变形的变化量; 然后，结合理想分辨率公式和光线追迹软件求出加热负载的单色器分辨率; 最后，优化Cff实现分辨率的补偿。研究结果表明，以软X射线谱学显微光束线站为例，当出射光能量为1 000 eV时，将Cff由18优化至184，单色器分辨率即可与无热负载时的相同，该优化方法可有效补偿单色器分辨率的降低。

为缩短实验前的等待时间，减小热辐射对光学元件的损伤以及热变形对实验的影响，充分利用同步辐射X射线获得稳定有效的实验结果，对X射线干涉光刻(XIL)光束线偏转聚焦系统进行了热结构耦合分析。针对上海光源(SSRF)的光源参数，计算偏转聚焦系统所受的热功率密度分布，在此基础上对偏转聚焦系统在相同载荷、不同边界条件下进行了瞬态热平衡分析，得到双柱面镜M1、M2达到热平衡所需的时间、温度分布，并做了比较分析。结果表明，对XIL光束线上偏转聚焦系统的M1、M2采用间接水冷方式可削弱热载效应，达到热平衡的时间分别由8677 s和7850 s缩短到960 s和840 s，最高温度分别由182.73 ℃和129.73 ℃降低到57.94 ℃和47.29 ℃，此时的最大面形误差分别为7.23 μrad和9.24 μrad，缩短了从开机到实验的等待时间，在提高实验效率的同时能够获得稳定有效的实验结果。

为实现同步辐射用光学元件面形的绝对检测，发展了镜面旋转对称三平板检测法。该方法将菲佐干涉法检测到的波前函数关于y轴分解成镜面对称部分与镜面非对称部分，再利用N次旋转取平均值消除镜面非对称部分，从而通过计算获得待测平面的绝对面形分布。推导了镜面旋转对称法检测矩形平面镜面形的公式，应用该方法设计了高精度矩形平面镜的测试实验，并进行了误差分析。实验结果表明，与传统三平板绝对测量方法相比较，两种方法在高度轮廓误差和斜率误差方面的计算结果都符合较好，其对比后的残差均方根(RMS)值分别为λ/500(λ=632.8 nm)与0.93 μrad。

为提高同步辐射压弯镜面形精度，降低水平偏转压弯机构及镜子自重对压弯镜面形的影响，分析了影响压弯镜面形精度的因素，并提出了一种有效的重力平衡补偿方法。在研究水平偏转压弯机构压弯机理的基础上，对压弯镜面形进行误差分析；针对光束线中使用的压弯聚焦镜，利用有限元方法分析了影响面形精度的主要因素；最后，根据水平偏转压弯机构特点及误差分析结果，提出了重力平衡补偿方法。研究显示，镜子自重和冷却装置的重力对压弯镜面形的影响主要表现为柱面镜母线的弯曲，驱动杆重力对压弯镜面形的影响主要体现在子午斜率误差上。利用重力平衡方法对压弯镜面形误差进行补偿，结果显示，柱面镜母线产生的斜率误差均方根值由13.14 μrad减小到0.15 μrad，镜面在子午方向的斜率误差均方根值由8.21 μrad减小到0.86 μrad。由此表明，压弯镜面形误差分析及补偿方法行之有效，显著提高了水平偏转压弯镜的面形精度。

对合肥国家同步辐射实验室(NSRL)引进、装备的螺旋型电磁波荡器进行了改造和性能研究，该螺旋型电磁波荡器被插入电子储存环的直线段，来产生高通量圆偏振相干光，提供一条真空紫外光束线，用于燃烧科学研究。基于NSRL改造后的光源参数，分析其同步辐射偏振特性，计算了该波荡器辐射出的总功率和功率密度分布，以及受其直接辐照的光束线前置环面镜的热载、温度场和由此导致的光学镜面面形误差。研究结果表明，在燃烧实验要求的光子能量范围内，聚焦镜在光束照射镜面内的热变形都不超过2 μm，最大面形误差约为1 μrad，能满足实验要求.