磷酸二氢钾（KH₂PO₄,简称KDP）作为一种优质的非线性光学材料,是目前惯性约束核聚变（ICF）装置中唯一可用作倍频转换元件和光电开关的大尺寸软脆晶体。ICF工程对KDP晶体提出了严格的要求,如大尺寸、极低的表面粗糙度、极好的平面度。然而,由于KDP晶体具有质软、各向异性、易潮解等材料特性,是公认的一种最难加工的光学材料,大尺寸、高质量的KDP晶体加工已成为ICF等相关项目的瓶颈之一。为此,本文基于KDP晶体易潮解原理,将水溶解原理与环形抛光方法相结合,探究了水溶解超精密环形抛光方法加工大尺寸KDP晶体的可行性与有效性,利用运动学及计算机仿真技术,模拟分析了抛光过程中水核的运动轨迹均匀性,并通过试验验证了仿真结果的正确性。首先,基于区域划分和区域统计策略,提出了水核运动轨迹均匀性仿真分析的新方法,根据KDP晶体与抛光垫之间的运动关系,建立了水核在KDP晶体表面的运动轨迹方程,并引入变异系数作为轨迹均匀性的评价指标,对定偏心与不定偏心运动形式下的水核运动轨迹均匀性进行了分析,发现转速比在0-1之间时,不定偏心式的变异系数在0.48-0.65之间变化,定偏心式的变异系数在0.67-2.02之间变化,结果表明不定偏心运动形式下轨迹均匀性较好。此外,针对圆环型与螺旋型表面沟槽抛光垫所对应的圆形线与螺旋线水核分布进行了轨迹均匀性仿真分析,对比发现螺旋线水核分布下变异系数较小,轨迹均匀性较好。其次,对大尺寸水溶解超精密环形抛光试验系统进行了结构优化,设计了一种抛光液多点可变位自动滴液装置,实现了抛光液在大尺寸抛光垫上的均匀滴定;采用多管路分布的风淋装置,用于快速吹干抛光垫,达到了节省时间,提高效率的目的;使用齿轮传动的夹持装置,保证了转速的稳定传输,实现了对不同尺寸规格KDP晶体的自适应夹持。最后,采用自制的大尺寸水溶解超精密环形抛光试验系统对仿真结果进行了验证,试验结果与仿真分析一致。在不定偏心运动形式下,以非整数转速比在开有螺旋型表面沟槽的抛光垫上对KDP晶体进行了水溶解超精密环形抛光试验,晶体表面质量得到极大提高。进一步基于薄膜保护技术,开展了100 mm×100 mm×10 mm尺寸KDP晶体的双面加工,获得了表面粗糙度小于3 nm的超精密伤加工表面。