随着科学技术的发展，光学系统的性能不断提高，对成像质量有了更苛刻的要求。波前误差不可避免的存在于光学系统中，影响着系统的性能。目前，自适应光学技术和衍射光学元件校正技术是补偿波前误差的主要手段。波前误差修形技术是采用高精度光学加工手段，通过对系统中关键光学元件进行修形，实现对系统静态波前误差补偿的方法。波前误差的补偿，要求镜面可能被修形为任意的曲面。离子束作为一种新型非接触加工技术，能够实现原子量级的去除，被广泛用于高精度光学元件的加工中。本论文采用离子束作为加工手段，对波前误差修形技术进行了研究。论文研究工作主要包括以下几个部分：（1）分析了由波前误差计算补偿面形的方法，总结了补偿面形的特点，并提出了Zernike拟合补偿面形的方法。（2）对波前离子束修形技术原理进行了研究和仿真。分析了去除函数高斯特性，对去除函数拟合方法进行了研究；根据计算的特点，对离子束扫描路径进行了选择；针对波前误差补偿面形的特点，讨论了驻留时间求解的两种方法，并进行了仿真对比分析，说明RL卷积迭代算法对复杂面形修形的优越性；对卷积迭代过程中边缘延拓进行了优化，提高了对复杂面形加工时易出现边缘残差问题的抑制能力。（3）针对大相对口径光学元件波前误差修形的特点，分析了去除函数与入射角度的关系，基于实验，提出多项式的方法建立去除函数与入射角度模型，并对大相对口径光学元件波前误差修形过程进行合理地补偿。（4）在波前误差的修形中，目标补偿面形可能是各种频段成分的叠加，修形时需要根据去除函数的修形能力进行合理地选择。从理论上分析了高斯型去除函数对任一频率面形误差的修形能力，得出了高斯型去除函数以牺牲额外去除率为代价来实现任意频率误差修形的结论；从加工效率的角度，分析了驻留时间与修形面形误差频率的关系，为任意曲面加工去除函数的选择提供新的依据。（5）针对补偿面形频段分布广的特点，基于对去除函数修形能力的分析，提出了面形滤波的优化方法，采用高斯低通滤波对面形误差进行处理，降低超出去除函数效率范围内的高频段误差对驻留时间求解的影响，提高了波前误差修形效率。（6）根据已建立的理论和方法，进行了波前误差低阶、高阶离子束修形实验，验证了离子束对波前误差低阶面形具有很好的修形能力，对于高阶面形的修形能力也得到了一定的验证。