随着现代光学系统的不断发展,高精度光学元件的需求日益增多,非球面光学元件的应用可以使现代光学系统的设计更加灵活,同时还拥有节省光学系统空间、提升光学系统整体性能等特点。相比于传统光学元件,非球面光学元件的曲率是变化的,加工难度更大,而采用非接触式的离子束抛光方法既可以使被加工光学元件不会因为受到应力而产生形变,更不会引起二次损伤。同时离子束抛光拥有近高斯型的去除函数,更易计算离子束驻留时间。非球面光学元件的离子束抛光主要以提高非球面光学元件的面形精度为主要目标,检测加工面形为辅。非球面光学元件抛光质量与非球面光学元件检测方法、去除函数的确定、驻留时间的计算、抛光路径规划等紧密相关。本文主要从离子束非球面光学元件抛光去除函数的确定、驻留时间的计算、加工路径的规划、离子束辅助沉积、非球面光学元件面形检测等几个方面来研究非球面光学元件的抛光工艺。1.离子束抛光工艺参数确定与分析准确计算离子束驻留时间、确定加工路径,是整个抛光工艺中,以获得较高面形精度以及高加工效率的重要保障。通过优化离子束加工非球面去除函数、加工路径、驻留时间,确定非球面光学元件加工方案。2.离子束抛光中大口径抛物面的研究在应用离子束对抛物面进行抛光时,由于抛物面曲率变化较大,会导致加工后抛物面表面出现加工不均匀或局部未加工的现象。通过优化工艺参数,采用仿真软件仿真,对比实验前后及仿真的面形数据,最终使Φ101mm熔石英抛物面面形精度:PV值由102.64nm收敛至67.495nm,RMS值由15.784nm收敛至11.708nm。以及Φ314mm熔石英抛物面的PV值由179.1nm收敛至106.9nm,RMS值由24.68nm收敛至18.98nm,均达到预期目标。3.熔石英抛物面的面形检测针对抛物面检测困难的问题,通过搭建光路,选取优于预期面形的平面辅助镜,采用无像差点法检测Φ101mm,Φ314mm熔石英抛物面面形精度,确保加工的精确性。4.熔石英光学元件离子束溅射沉积通过工艺试验对Φ50mm熔石英离子束溅射沉积平坦化层,熔石英样片的初始表面粗糙度在3nm左右,经过离子束溅射平坦化层后,表面粗糙度收敛到1.3nm左右,Φ320熔石英光学元件通过离子束溅射沉积平坦化层实验,以及去除平坦化层实验后,通过与初始面形进行对比,离子束溅射沉积平坦化层后以及去除平坦化层后的表面面形精度PV值与RMS值均有所提高。