光学系统采用非球面元件,不仅可以提高像差校正能力,还能减少光学元件的数目,从而简化光学系统的结构、降低光学系统的重量,因此非球面反射镜越来越多地应用于民用、国防军事、航空航天、天文观测等领域。随着空间光学技术的迅速发展,人们对光学系统的分辨能力和视场大小的要求越来越高,这需要大口径、高精度的离轴非球面元件来完成。但是制造大口径、高精度的离轴非球面需要与之相应的高精度加工设备和检测设备及方法,这给光学加工和检测领域带来了新的挑战。目前,大口径离轴非球面反射镜加工技术多采用研磨抛光法。研磨阶段和抛光阶段的非球面面形检测技术主要有轮廓测量法和零位补偿干涉测量法。但是,在精研阶段及粗抛光阶段,普通轮廓仪测量精度和非球面面形误差在同-数量级,轮廓测量的精度不能满足要求,影响了加工效率;同时,由于此阶段被检非球面的面形误差较大,超出干涉仪的动态范围,且反射镜表面光洁度较低,这两种情况的出现使得零位补偿干涉测量法不能有效的进行全口径面形检测,同样会影响加工效率。在精研阶段及粗抛光阶段,轮廓仪的测量范围和干涉仪的测量范围未能有效衔接,两种测量方法都不能有效地指导该阶段反射镜的光学加工。SHWS (Shack-Hartmann Wavefront Sensor)具有较大的动态范围和较高的测量精度、探测时间短、易于操作等优点,鉴于此,本文提出采用SHWS对精研阶段及粗抛光阶段的大口径离轴非球面反射镜进行面形检测。本论文的研究工作主要包括以下三部分内容：1.利用SHWS对离轴非球面镜进行非零位检测。通过对检测系统误差来源的理论分析,实现了系统误差的分离,并利用光线追迹软件对检测系统像差进行计算,制作了非零位检测非球面反射镜面形所需的参考文件。利用自制的参考文件对口径360mm*240mm勺圆角矩形离轴非球面镜进行了面形检测,检测结果与零位补偿干涉测量结果进行了对比,对比结果证明采用SHWS非零位检测离轴非球面反射镜的可行性。2.利用SHWS与补偿器结合对离轴非球面镜进行零位检测。设计了用于零位补偿检测的CGH,并对利用SHWS与CGH结合对离轴非球面进行零位检测实验进行了模拟仿真。分析了利用SHWS与传统补偿镜结合对离轴非球面进行零位检测方法的可行性。3.利用SHWS与干涉仪结合对离轴非球面进行零位检测。利用SHWS与干涉仪结合对离轴非球面进行零位检测,并利用CGH模拟被检离轴非球面,通过检测CGH来标定出系统误差,从而实现对被检非球面进行相对检测,提高检测精度。