大气等离子体加工是一种高效、低成本的确定性加工方法,能以较高的精度实现精密光学元件的无损加工。然而,目前其去除稳定性严重制约了该技术加工精度的进一步提高。针对该问题,本文采用建模和仿真的方式深入探究了等离子体的工作特性,进一步地,对影响等离子体加工去除稳定性的因素进行了实验研究。在上述研究的基础上,开展了轴锥镜的大气等离子体修形预实验研究。首先,根据等离子体发生系统的组成,建立了相应的阻抗匹配网络模型。由射频电源输出功率最大化原则,推导了匹配网络的最佳阻抗匹配点。建立了等离子体的阻抗特性仿真模型,研究了加工距离和功率变化对等离子体等效阻抗的影响。考虑到大气等离子体加工的本质是化学刻蚀,建立了放电区域粒子浓度分布的仿真模型。结果表明,不同活性粒子在工件表面的浓度分布均呈高斯型。然后,对影响大气等离子体加工去除稳定性的因素进行了实验研究。实验结果表明,功率波动主要影响去除深度,对去除半高宽的影响较小。对比了针电极材料和镀膜厚度对去除稳定性的影响,从中优选出去除稳定性较好的电极。研究了地电极位置对去除稳定性的影响,发现地电极不同位置的加工深度均值存在明显差异。通过分析结合实验验证,证实了地电极的不规范接地引起的额外感应负载是造成上述差异的原因。最后,进行了轴锥镜的大气等离子体修形预实验,并分析了实验误差原因。根据前面的研究成果,建立了轴锥镜表面去除函数仿真预测模型,对高斯型去除函数假设引入的面形误差进行了分析。利用线性方程组建立了适用于轴锥镜修形的驻留时间求解模型,引入正则化因子和额外去除量对模型进行了优化求解,有效降低了驻留时间解中负值所占比例和面形残差。