用于ICF实验研究的巨型激光装置是人类迄今为止建造的最大的光学工程,需要使用数千件超精密大口径光学元件,部分大口径光学元件的对角线尺寸接近甚至超过了1米,称之为米量级光学元件,为确保这些光学元件的波面特性能够满足ICF装置的要求,需要在整个制造过程中对其进行精密测量和重点控制,这对传统波面误差检测方法提出了新的挑战,本文以ICF装置米量级光学元件波面误差精密检测工程应用为目标牵引,主要开展了如下工作:波面误差绝对测量可以通过扣除干涉仪系统误差来提高测量精度,然而,大口径干涉仪系统误差精确扣除是一个国际性难题。首先,本文提出一种基于旋转平均和奇偶函数相结合的N位旋转波面误差绝对测量方法,利用奇偶函数特性和旋转平均近似求得干涉仪标准镜的面形误差,实现了Φ600mm大口径光学元件波面误差绝对测量。然后,本文发展了一种基于倾斜入射的波面误差绝对测量技术,利用奇偶函数性质、面形迭代恢复算法有效扣除了干涉仪透射参考面、反射参考面的面形误差,利用双三次插值算法将被测元件在倾斜状态下的波面误差数据转换为正入射状态下的波面误差数据,实现了对ICF装置部分米量级光学元件波面误差的绝对测量。同时,本文提出采用吊装结构结合滚动滑轮、软齿同步带组成的旋转机构来实现大口径平晶的旋转,将大口径平晶在测量过程中的应力形变以及绝对测量的误差控制到最小。经验证,采用本论文建立的绝对测量方法可以将ICF装置典型光学元件的波面误差测量精度提高10%左右。倾斜入射测量方法只能在一个维度扩展干涉仪的测量口径,受被测元件反射率以及测量误差限制,倾斜入射角度通常不能大于60°,对应测量口径扩展不大于2倍。子孔径拼接测量技术能够利用较小口径干涉仪实现更大口径光学元件波面误差测量,但拼接测量过程中被测元件的定位精度、角度变化,以及振动导致的被测元件面形变化都会影响到拼接测量的精度。本文重点针对米量级光学元件拼接测量所面临的重载荷、大行程、高精度移动问题,提出并验证了基于气浮机构的精密拼接装置,确保被测元件在拼接测量过程中沿导轨作精确直线位移,拼接装置全行程角度偏差不大于5″,定位误差不大于50μm,位于拼接装置上的米光栅基板、大口径钕玻璃片最大应力形变量分别为4nm和1.2nm,实现了米量级光学元件波面误差拼接测量,与直接测量相比较,反射波面误差拼接测量的PV值偏差为0.010λ、RMS值偏差为0.003λ,透射波面误差拼接测量的PV值偏差为0.016λ、RMS值偏差为0.001λ,均满足测量要求。ICF装置数千件超精密大口径光学元件的波面误差检测是一项非常繁重的任务,传统的人工操作无法避免测试人员对环境温场、流场以及被测元件平衡状态的干扰,为减少干扰对测试结果的而影响,需要对测量环境和被测元件进行二次平衡,这极大地降低了生产效率。此外,对于重量达到几十甚至上百公斤的米量级大口径光学元件,人工搬运不但劳动强度大,而且存在极高的安全风险。本文基于Φ600mm激光平面干涉仪,以应力形变全流程控制为主要设计思想,设计并研制了米量级光学元件波面误差自动化检测系统,实现了被测元件从温度平衡、转运、姿态调整、到波面误差测量的全过程自动化,单台设备检测能力达到8件/天,除去静置平衡时间,8件光学元件的检测工作能够在64分钟内完成,极大地提高了工作效率,降低了工作人员劳动强度。目前主流的大口径干涉仪都实现了干涉图像的数字化采集和数字化分析,但其系统自带的数据处理软件只具备一些通用功能,不能满足ICF装置对大口径光学元件波面特性的评价要求。本文基于数值分析理论,针对ICF装置的特殊要求,建立了米量级光学元件波面误差数据处理流程、数据处理方法、参数表征方法以及专用数据分析软件,为准确评价ICF装置米量级光学元件的波面特性奠定了基础。最后,对本文建立的米量级光学元件波面误差精密检测技术进行了工程应用研究,进一步验证了绝对测量方法的有效性,系统测量了钕玻璃材料光学非均匀性以及钕玻璃元件、偏振片元件、米级光栅元件在各个工序段的波面误差,结合测量结果对各类元件的波面特性和波面误差产生原因进行了详细分析,为进一步提高ICF装置米量级光学元件的制造精度提供了有力支撑。