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KH2PO4（KDP）晶体是用于强光光学系统中的关键非线性光学元件,可对激光实现二倍频和三倍频转换。KDP晶体物理化学性质特殊:表面质软、对热敏感易破损,在空气中易吸收水分产生潮解。强光光学系统对KDP晶体的加工质量要求苛刻:KDP晶体加工口径须达到400mm以上,加工后表面频段误差控制在NIF标准线以下,加工后表面无划痕、损伤等加工缺陷。KDP晶体特殊的物理化学性质及强光光学系统严苛的加工指标要求给现有的加工工艺提出了极大的挑战。KDP晶体,特别是大口径KDP晶体的高精度、高质量加工是研究热点问题。离子束抛光工艺是目前新型的高精度抛光技术,具有非接触加工、真空无污染、加工精度高等优点,是KDP晶体新的加工工艺。但是在离子束加工过程中,由于离子束轰击使得KDP晶体局部区域温度上升,容易引发KDP晶体产生热破损。本文针对KDP晶体离子束加工工艺开展研究,提出基于温度梯度误差控制的离子束大步距跨行扫描修形方法,解决了KDP晶体离子束加工产生的热破损问题。最终将离子束加工工艺引入到KDP晶体加工工艺当中,实现了KDP晶体离子束高精度修形。论文主要研究工作包含以下内容:1、KDP晶体离子束抛光可加工性分析。由于离子束加工热效应的存在,在加工过程中容易使得KDP晶体产生热破损。本文对离子束加工过程中的温度变化进行准确的测量。证明了在离子束轰击过程中,KDP晶体结构不会产生变化。通过实验获取不同束径去除函数沉积到工件表面的热量,以及工件在真空室内的对外热量散射系数,为KDP晶体离子束加工过程中的温度场建模提供依据。对KDP晶体受热产生破损的具体机理开展分析,给出热破损判据。有效的防止KDP晶体在离子束加工过程中产生破损,从而为后续KDP晶体离子束加工提供基础。2、KDP晶体的中高频误差与表面质量演变研究。KDP晶体表面粗糙度值及频段误差值是影响KDP晶体表面加工质量的关键指标。本文重点对离子束加工过程中,KDP晶体表面粗糙度值的演变规律进行研究,得出KDP晶体粗糙度在离子束轰击过程中,随去除深度、入射电压、入射角度的变化规律,为后续确定离子束加工最优参数提供依据。对KDP晶体频段误差指标进行研究,给出KDP晶体不同频段误差的测量方法。提出用大束径、氪离子轰击KDP晶体表面,最大限度的去除表面频段误差。最后提出利用离子束清洗工艺去除KDP晶体表面划痕等缺陷,并给出KDP晶体离子束加工过程中的防护方法,为后续KDP晶体的离子束修形工艺提供基础。3、离子束加工KDP晶体的清洗、修形工艺研究。为将离子束加工工艺引入到KDP晶体加工工艺当中,实现KDP晶体高效、高精度加工,本文对KDP晶体离子束加工关键技术开展研究。采用材料比对法和离子束断续轰击法得到了准确的KDP晶体加工去除效率。提出大步距跨行扫描修形工艺,解决了KDP晶体离子束加工存在的热破损难题。最后,采用依托面形计算驻留时间修形工艺,实现了KDP晶体的高精度修形。4、KDP晶体组合加工工艺理论研究。KDP晶体加工需要多种加工工艺协同配合,以满足强光光学系统对KDP晶体的指标要求。本文对当前KDP晶体切削加工工艺、磁流变抛光工艺和离子束抛光工艺进行简要分析。针对不同工艺加工KDP晶体的优缺点,对其进行优化组合,提出KDP晶体组合加工工艺,实现KDP晶体加工各项指标快速收敛。采用切削初始加工+离子束大束径修形+磁流变抛光抑制频段误差+离子束小束径倾斜入射去除污染的组合加工工艺理论,实现KDP晶体的高精度、高质量加工。通过本文的研究,我们将离子束加工工艺引入到KDP晶体加工工艺当中,得到了一条适合KDP晶体高效、高精度加工的完整工艺路线。本研究工作为强光光学系统中关键光学元件的加工提供有效的技术支撑,同时也为其它软脆功能晶体的加工提供有效的借鉴。