为保证面形的加工精度，还需要进一步的测量、评价和补偿。

光学曲面既可以是反射的，也可以是透射的，应用于光学系统中，满足几何光学定律和物理光学原理。随着科学技术的发展与进步，光学系统需要更好的能量分布控制或成像质量和像差校正，传统球面光学系统在设计原理上很难实现。非球面是简化系统结构、减少镜片和提高成像质量的重要解决办法。然而随着设计自由度的进一步提高，光学自由曲面的市场需求急速增长。伴随着面形复杂化，传统的加工技术和工艺难以解决各类光学曲面的加工，因此光学曲面的超精密加工技术在现代化计算机技术的基础上实现和发展。

光学曲面的超精密加工需要根据目标面形、精度等级、工件材料等选择具体的制造方法，包括超精密机械加工、超精密注塑、压印技术等，或者是多种加工方式的交叉结合。对于金属、陶瓷、半导体晶体等无机材料，通常使用超精密切削方法。其中单点金刚石车削具有高可控性与加工效率，尤其适用于复杂曲面，而对于脆性材料，则更多采用磨削、抛光方法以保证加工质量。与此同时，诸多工艺被改进以应对各种难加工材料问题。例如，针对硬脆性材料的超声振动辅助与离子注入表面改性方法，针对碳钢材料金刚石切削的表面渗氮处理等。对于有机材料，注塑与压印是主要的批量生产方法，但由于有机物在高温高压下复杂的动力学特性，加工精度相比机械方法更难保证。

为了满足光学曲面的使用需求，需要进一步对加工的面形或系统进行几何面形测量或光学性能测量。该测量手段可分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量可包括轮廓仪、三坐标测量机和原子力显微镜等，一般来讲针对几何精度分析、适用面形广泛，但存在测量效率低、划伤样品表面等缺点。非接触式测量包括各种原理的干涉仪、光学轮廓仪、散射仪、传递函数仪等以及特定的检验方法，如傅科刀口法、朗奇检验法、哈特曼光阑检验和星点检验法等。光学曲面超精密加工的形状精度已可达10纳米，表面粗糙度Ra小于1纳米。

根据光学需求进行光学曲面设计，时设计模型进行加工工艺路线规划。使用超精密加工手段进行面形加工，并通过测量仪器得到加工零件的测量结果。通过测量的面形结果与设计模型相对比，得到面形几何误差；或者将测量的光学参数与实际需求进行对比，若不满足要求，则由补偿映射模型得到新的加工路径规划或修改设计模型进行重新加工，直至满足光学性能需求。

光学曲面超精密加工的加工精度可以达到亚微米量级的形状精度和纳米量级的表面粗糙度。特别是使用精密单点金刚石刀具加工有色金属和非金属，可以直接切削出超光滑的加工表面，省去了研磨等加工工序，不仅可以节省时间，还可以提高加工精度和加工表面质量，受到了广泛重视，并得以迅猛发展。

典型的光学曲面超精密加工应用于自由曲面光学成像系统、显微光学系统、望远光学系统、衍射光学系统和二元光学系统等。