光学玻璃透镜精密热压成型工艺是一门新兴的精密光学玻璃元件制作工艺。它不仅具有高效率、低成本、对环境友好、适合生产精密非球面镜等优点,而且,由于其模具具有极高的形貌精度和表面精度,使得成型后的透镜无需再经过抛光处理等工艺就可以直接使用。因此,该工艺近年来越来越多地受到研究者和工业界的关注。玻璃材料的物理属性在热压过程中会发生变化,从而对热压成型透镜的光学性能造成一定的影响。本文采用实验和与仿真研究相结合的方法,就透镜的精密热压成型工艺对透镜在精密热成型过程中的折射率和密度变化规律、产生机理及其对光学系统所造成的影响进行了深入研究,最后还探索了精密热成型透镜折射率偏差的矫正方法。为了探索精密热处理透镜的内部折射率场的分布规律,本文在在精密热成型炉中开展了多种条件下的精密热处理实验,得到了一批不同热处理条件下的玻璃样品。研究并实现了对玻璃透镜折射率场的无损测量方法,引入计算机断层扫描重建(Computed Tomography,CT)技术的基本原理,获得了透镜的三维折射率场分布信息。研究中,搭建了基于Mach-Zehnder干涉仪的光学测量系统,获得了各个精密热处理透镜样品在不同波长激光测量下的一系列干涉图像,自行编写了图像处理系统,提取了各干涉图像中所携带的波前相位信息。最后根据滤波反投影算法(Filtered Back-Projection,FBP)算法,逐层重建了玻璃透镜的折射率场,并最终获得了透镜的3D折射率分布。这种高精度无损地探索透镜折射率分布的新方法获得的透镜折射率场重建精度达5.5X10-5。在此基础上,本文探索了精密热处理透镜的折射率场分布规律,找出了影响透镜折射率场偏差的影响因素和影响规律。研究表明,造成精密热处理透镜内部的折射率偏差的主要因素是降温速率。降温速率越快,精密热处理透镜的内部折射率偏差越大,分布越不均匀,但色散会有所减小。同时,折射率偏差也受测量激光波长的影响,波长越短,精密热处理透镜的内部折射率偏差越大,但色散会有所减小。而对不同规格的透镜的折射率偏差分布的研究表明,在相同的热处理条件下,透镜的尺寸越大,其内部折射率偏差也越大。研究发现,当精密热处理透镜被加热到T g以上时,最高保温温度对透镜折射率场的分布没有明显的影响。为了探索精密热处理透镜的折射率场偏差的产生机理,本文在Tool- Narayanaswamy模型的基础上,采用有限元数值分析方法,对玻璃透镜的精密热处理工艺进行了仿真研究。探索了其在精密热处理过程中的热变形规律,发现了玻璃透镜在精密热处理后的密度下降和分布不均匀现象。与相同热处理条件下的透镜的折射率场的对比分析表明透镜在精密热处理后密度场分布不均是造成透镜折射率场偏差的主要因素。本文还研究了精密热压成型透镜折射率偏差对光学系统的性能,如球差、光程差以及光学调制传递函数等的影响规律,并探索了折射率偏差的预补偿方法。在光学仿真的基础上,本文提出了一种精密热成型透镜的形貌预补偿方法,通过对透镜的原始设计形貌进行非球面修正,可以有效地消除热成型过程中引入的折射率偏差对系统光学性能的影响。