球面透镜的透射波前畸变是影响激光驱动器光束质量的重要参数。采用移相干涉仪检测球面透镜波前畸变时，测量结果的精度受限于标准球面镜头和后置平面反射镜的精度。然而，现有的绝对检测技术仅适用于反射元件。为了满足球面透镜波前畸变的高精度检测需求，提出了一种适用于球面透镜透射波前的绝对检测方法: 三位置-平移相减法。详细介绍了三位置-平移相减法的原理，对其进行了模拟仿真和实验验证。仿真结果显示: 三位置-平移相减法的仿真误差为10 nm~13 nm，达到高精度测量的理论要求; 实验结果表明: 三位置-平移相减法可以有效地减小前标准球面镜头和后置平面反射镜对测量结果的影响，该方法对球面透镜的加工和装调具有很好的指导意义。

在平行平板类元件透射波前的测量过程中, 在干涉强度图上有时会产生寄生条纹, 会给透射波前的测量引入较大的误差。阐述了寄生条纹的产生机理, 仿真分析了寄生条纹对透射波前测量误差的影响, 介绍了调节移除寄生条纹的方法。对一平板类透射元件进行了实验对比, 分别测量了在具有寄生条纹时和移除寄生条纹后的透射波前。根据对比结果可以看出, 该调节方法能有效地消除寄生条纹对透射波前测量的影响, 使测量结果能更真实地反应出元件透射波前的分布。

为了研究高功率激光系统中划痕型缺陷对光场质量的影响，采用分步傅里叶算法对非线性近轴波动方程进行求解，模拟分析了不同划痕参数(长度、宽度、深度)下，元件内部、光束近场、元件后传输光场以及光束远场的光强分布情况。数值模拟结果表明: 随着划痕长度、宽度或深度的增加，元件内部以及元件后传输光场的峰值强度和对比度均会相应增强;光束近场的光强对比度也会略微增大;对于光束远场的强度分布，与划痕宽度方向所对应的频谱能量会不断增强。该项研究工作可以为划痕检验标准的制定提供一定的定量分析依据。

将待测面形表示为多项式的和，通过分别沿x,y向多次平移待检光学元件得到移动前后待测元件面形差，采用最小二乘法拟合多项式系数，得到待检光学元件的绝对面形。推导了多次平移法的理论公式，并进行了仿真实验，模拟了移动次数、移动间隔和采样点数对测量精度的影响。仿真结果表明:待测平面与初始平面残差图的均方根值为5.118×10-13λ，理论误差达到高精度平面面形检测要求。

为解决移相干涉仪(PSI)测量平板类光学元件面形过程中产生多表面干涉条纹混叠的问题，介绍了基于波长移相的多表面干涉条纹分析方法的基本原理。对三表面干涉测量进行仿真分析，通过对随时间变化的干涉图进行傅里叶变换，提取相应频谱级次的相位，可求得前后表面面形分布。比较了不同取样帧数及不同干涉光频谱变化范围下的误差最大值与方差的变化。与原始仿真面形比较，在理想情况下，该方法测得面形误差优于10－4λ。采用该方法对一实验元件的三表面干涉图进行分析计算，并与Zygo干涉仪测量值比较，结果表明，元件面形峰谷值（PV）与均方根值(RMS)相对误差均低于1%。

为了消除平行平板类光学元件的多表面干涉效应对元件面形测量的影响, 提出了基于波长移相调谐技术与傅里叶变换原理的多表面干涉条纹检测技术。首先, 根据波长移相原理和被测元件的厚度, 按照推算出的被测腔长与元件厚度间的比例关系正确摆放被测元件的测试位置。然后, 通过波长移相技术采集一组干涉图。最后, 对这组多表面干涉图进行离散傅里叶变换, 提取带有被测元件前后表面面形的频率信息以及厚度变化的频率信息, 通过重构算法得到准确的面形信息和厚度信息。实验结果表明: 与传统的13步移相算法相比, 得到的前表面PV值和RMS值分别相差0.003和0.001, 而后表面PV值与RMS值分别相差0和0.001。这些结果基本满足平行平板类光学元件面形的高精度测量与洁净测量的要求。

波前功率谱密度（PSD）是反映高功率激光系统中光学元件中、高频信息的重要参数之一。介绍了利用波前位相信息计算功率谱密度的方法，提出对空域应用汉宁窗的方法抑制因波前数据的突然截断导致频域出现的吉布斯噪声。针对空域加汉宁窗后波前数据能量会因汉宁窗的权重变化而变化的情况，推导了加窗前后PSD的均方根(RMS)值间的比例关系。对高功率激光驱动器使用光学元件的PSD进行了计算，结果表明，采用汉宁窗的方法能抑制吉布斯噪声，通过数据修正的方法可修正汉宁窗的权重分布不同对PSD计算结果的影响。

为了解决神光系列装置所需长焦透镜焦距的检测问题,在现有斐索干涉仪的基础上,对常规组合透镜方法进行了拓展,提出了双探头光栅尺法。对两种方法的工作原理及检测方法进行了分析,同时计算分析了测量数据误差对测量结果的影响,得出测量数据测量误差的上限要求。这两种方法具有测量精度高、重复性好、测量过程简单的优点,对于各类透镜焦距的检测具有重要的实用价值。

为解决大口径光学元件表面疵病检测设备的精确测量、校准和溯源问题。设计了用于标定表面疵病检测系统的标准板，通过电子束曝光将定标图案转移至掩模板，再采用反应离子束刻蚀的方法制作标准板。通过扫描电镜测量标准板上各标准线的真实线宽尺寸，并以扫描电镜测量结果为参考值标定大口径表面疵病检测系统。利用所设计的标准板标定基于散射成像法的大口径表面疵病检测系统。结果表明，当疵病线宽尺寸大于45 μm时，疵病的散射像满足几何成像原理，当疵病宽度尺寸小于45 μm时，需按标定结果进行计算。

为实现在高功率激光装置中对平面反射镜反射率的高精度测量, 提出了将双光束分光光度法与VW测量法相结合, 利用扩束后的测量光束测量被测元件的反射率。推导了计算公式, 搭建了测量光束口径为50mm的检测系统, 通过对标准吸收玻璃吸收值的测试验证了系统对光束能量测试的准确性。利用该系统对高功率激光装置使用的反射镜的反射率进行了测量, 并将其测量结果与用lambda900分光光度计测量的结果进行了比对。结果表明: 该方法的测量精度优于0.1%。