随着科学技术的发展，大型光学系统在天文等科技领域中得到了越来越广泛的应用。作为核心部件，大型光学主镜特别是大口径高陡度非球面主镜在这些关键装备中，地位至关重要，它的品质直接决定了系统的精度、影响着整机的性能。但大型主镜的发展面临着许多挑战，其中较为突出的是检测技术。检测面临的挑战集中体现在两个方面，一、是非球面度急剧增大，二、是面形和二次非球面系数更加严格。目前主流的检测技术是Offner补偿器，但其自身有固有局限性，公差要求严格，调整困难。随着非球面主镜的口径及F数越来越大，这种检测手段的局限性越来越突出。历史上就发生过因Offner补偿器造成的重大事故，其中最著名的就是哈勃望远镜的事故，该事故使人们意识到了光学检测的极其重要性，以及多种检测手段交叉验证和对检测手段进行标定的重要性。　　在研究传统Offner补偿器的基础上，本文研究探索了一种新型的大型非球面主镜的补偿检测手段，克服了Offner补偿器公差要求严格、调整困难的局限性，提高了检测的有效性。同时，可以和现有手段进行交叉验证，降低系统检测风险。本文同时研究并实现了一种新型的补偿器标定技术，同传统的全息技术可以互相验证，使补偿器检测的可靠性得以明显提升。本论文的研究工作主要包括以下几个部分：　　1、重点分析了主镜补偿检测的各种方法及其发展过程；给出了目前非球面主镜检测技术的国内、外发展现状；详细阐述了哈勃望远镜主镜问题发生的原因及其引发的思考，说明可靠的检测技术在大口径非球面主镜研制中具有特别重要的意义；分析了现有的检测方式的脆弱性以及主镜检测存在的巨大潜在风险，提出了研制新型补偿器的必要性和紧迫性。　　2、给出了非球面的数学描述方法和球差的计算方法；详细阐述了折反式补偿器的初始结构设计来源、初始结构选择，得到了折反式补偿器初始结构的计算公式，并通过具体的设计验证了理论的正确性；通过优化得到了满足精度要求的设计方案。　　3、对折反式补偿器进行了详细公差分析和鬼像分析；介绍了折反式补偿器的加工、镀膜、装配过程，最终的加工、检测结果优于RMS12.7nm，所设计的折反式补偿器系统精度完全达到了设计要求，有效验证了理论正确性。　　4、阐述了计算全息标定补偿器的原理、分类；介绍了补偿器标定用CGH的设计方法和制作过程，最后给出了CGH标定的结果；研究了新型的折反式逆补偿标定技术的理论及计算方法，给出了折反式逆补偿器的公差分析结果和鬼像分析结果，最后用其完成了对折反式补偿器的标定检测；两种标定方法得到结果差别为RMS10nm，有效验证了标定方法的正确性，同时，也提升了补偿器标定的可靠性。　　5、阐述了用补偿器对抛物面主镜补偿进行现场检验的过程及结果；分别介绍了Offner补偿器与折反式补偿器两种方法的调整过程和检测结果，检测表明，两种方法结果差别仅为RMS12.6nm，主镜检测结果的有效性得到了保证；同时，对两种补偿器的公差敏感度进行了试验，结果表明，对于同样的轴向误差，折反式补偿器的测量误差仅为Offner补偿器的1/7，对于同样的倾斜误差，折反式补偿器的测量误差仅为Offner补偿器的1/7；折反式补偿器的公差宽松度要远大于Offner补偿器。　　理论和试验均表明，折反式补偿器具有公差要求宽松、视场大等优点，可以显著降低装配和使用过程中的风险、提高检测精度、避免伪检验。同时，折反式补偿器提供了一种全新的检测非球面的手段，可以和传统的检测手段进行交叉验证，显著降低检测风险。