随着同步辐射、空间望远镜、光刻机一类高精尖大科学系统工程的不断发展,科学家们对此类工程中的光学系统性能提出了更加严苛的要求。需要有更加精密,性能更好的光学元件以提升光学系统的性能及设计自由度。我国也同样面临此类把握国家命脉的大科学系统工程的研制任务,在这些工程的研制及发展中对系统中所需的光学元件不断提出了对形状、孔径、面形等方面的要求,其中对面形质量更是提出了近乎极致的指标。不仅仅局限于传统的面形精度如PV值及RMS值的提升,更是对元件面形的空间频率误差提出要求,尤其是对光学系统性能影响较为明显的中频误差。高陡度深型非球面元件是一类广泛应用于精密光学系统中的非球面元件,由于其曲面斜率变化剧烈,在光学加工中磨头与其面形难以适配,加工后会在表面残留中频误差,严重影响光学系统性能。本文的研究工作在分析传统光学加工技术的基础上,针对高陡度深型非球面元件提出了主动平滑技术,通过主动控制面形变化以适应此类非球面元件面形,进行中频误差抑制技术的研究。主要研究工作具体包括如下内容:1.阐述了光学元件面形质量对现代科学工程的影响及意义,并对非球面元件加工技术及中频误差抑制技术的国内外发展现状进行充分的调研及分类,在此基础上着重讨论基于平滑磨盘的中频误差抑制技术,对其应用于高陡度深型非球面元件加工所涉及的关键问题和技术难点进行分析,提出了主动平滑技术方案。2.分析了高陡度深型光学元件加工中与磨盘的接触状态,运用齐次坐标变换理论构建了磨盘加工时与元件的不吻合度计算模型,根据最接近球面加工原理构建了主动磨盘初始面形的计算模型,为磨盘加工时面形变化控制提供了理论基础。3.对磨盘结构进行了设计并制定了变形控制策略,对材料、厚度及变形过程等进行了相应的仿真分析,探讨了各项参数之间的联系,并依此研制了主动平滑磨盘。4.分析了主动平滑技术的工艺流程,并编写了工艺软件,可计算出磨盘与元件不吻合度分布、初始面形、元件曲率分布等主动平滑技术所需各项参数,提高平滑加工效率及准确性。5.最后根据所研究技术,将主动平滑引入传统加工工艺链条,制定了高陡度深型非球面元件的加工工艺流程,实现了加工工艺的应用,结果证明了理论的正确性及主动平滑技术的可行性。本课题的研究有助于推动高陡度深型非球面元件主动平滑技术的发展,对主动平滑技术的工程化应用有一定的实际意义。