非球面在现代光学系统领域起到重要的作用,利用计算全息元件(CGH)可以实现非球面面形的高精度零位补偿检验,检测精度主要与CGH制造精度有关。本文基于衍射结构显微测量方法对CGH制造误差进行测量表征,结合标量与矢量衍射理论计算分析制造误差引起的测试波前误差。论文的研究内容主要分为以下三个方面:1.对计算全息补偿检验的检验原理进行了详细阐述,结合CGH补偿检验非球面实例进行衍射追迹与非线性畸变校正,介绍了用于全息补偿检验的CGH正向与逆向设计方法,分析了包括CGH编码误差、刻蚀深度、占空比、条纹位置畸变、基底误差和陡直度等各类误差来源对衍射波前精度的影响,并讨论了调整误差、载频和辅助对准全息的设计。2.利用精密二维平移台与白光扫描干涉仪对CGH微观结构参数进行快速评定,实现CGH的制造误差如占空比误差、刻蚀深度不均匀性,条纹位置畸变等的测量,并对其全口径制造误差参数进行表征。结合标量与矢量衍射理论计算分析制造误差对波前误差的贡献,同时将包含制作误差的CGH模型导入光学设计软件得到波前像差仿真结果。3.设计制作了球面检验CGH,讨论了校准CGH基板的几种方法,完成基底误差分离,测量了制造误差,建立了各类制造误差引起的CGH波前误差参数模型,分析装调误差、基底透射波前误差、占空比误差、刻蚀位置误差、刻蚀深度误差等对测量精度的影响,得到光学面形补偿检验系统的合成不确定度。另一方面,利用高精度参考球面标定被测球面反射镜,对CGH补偿检验误差分析结果进行了验证。