随着光学领域技术的不断发展,光学系统对关键光学零部件的面形精度要求越来越高,甚至达到了亚纳米级别。由于非球面光学元件具有提高光学系统性能、简化系统结构等优势,已经在工业、商业等领域广泛应用。传统的光学加工方法由于其材料去除机理限制,加工后面形精度很难达到纳米级。而离子束抛光技术具有非接触式加工、加工精度高和确定性好等优点,非常适合非球面的高精度抛光。本文利用离子束加工技术对加工透射非球面激光准直物镜展开研究,主要研究内容如下:首先根据透射非球面激光准直物镜的技术指标,完成该光学系统的优化设计,满足成像质量要求后,非球面镜的椭球面顶点曲率为913.77mm。采用一维搜索法对非球面的最接近球面求解,寻找球面转非球面的最小材料去除量,得到最接近球面曲率半径为915.3mm。其次对非球面光学元件的加工工艺流程进行了阐述;对透射非球面镜所用K9光学元件进行斑点刻蚀实验来获取离子束加工所需的去除函数,进行线性扫描实验来验证离子源工作的稳定性,并且提出了分批次加工的加工方法,以降低温度效应对光学元件去除速率的影响。然后进行驻留时间的求解,采用线性方程组法结合TVSD法求解线性方程组的近似解。接下来对K9平面镜进行驻留时间的仿真和加工,验证了驻留时间算法的正确性。最后进行透射非球面镜的加工和检测,使用无像差点法作为透射非球面的检测方法。加工过程中使用大束径快速收敛面形误差,小束径精修和保留基面加工组合的加工方式对透射非球面镜进行加工,以达到最佳的修形效果。进行四次迭代加工后,最终透射非球面激光准直物镜面形的RMS值收敛到了0.028λ,PV值达到了0.309λ,能够很好的满足加工精度需求,可以实现透射非球面激光准直物镜的实际应用。