光学平面面形的绝对检验技术规避了干涉仪参考面形精度的制约，能够有效提高平晶面形的检测精度。采用N次图像旋转法的两平晶三面互检的绝对检验技术，求解待测平晶的三维绝对面形分布，结果中包含了中频波段的信息。利用递推公式构造旋转变化项的N次虚拟旋转结果，求和平均后得到旋转变化项，叠加旋转不变项结果后得到待测波面面形。推导了算法的理论误差，针对旋转角度进行优化并增加虚拟旋转次数，提高了算法精度，优化后的仿真结果的残差波面的均方根值精度为0.14 nm。对150 mm口径平晶进行两平晶三面互检实验，并将实验结果与传统三面互检法结果进行比对，均方根值偏差小于0.5 nm，验证了算法的准确性。

为实现激光棒透射波前的测量, 改善一般泰曼型或斐索型干涉仪测量小口径激光棒透射波前时的边缘衍射效应, 研究了一种变倾角移相马赫-曾德尔干涉仪。通过调整移相反射镜的倾斜姿态, 改变入射到马赫 -曾德尔干涉光路的光束倾角, 参考光束与测试光束的光程差随之变化, 从而在相干光之间引入相移, 实现了相移干涉测量。利用该干涉仪测量一根口径为 Ф6 mm、长度为 60 mm激光棒 (Nd:YAG)的透射波前, 测量结果的峰谷值(PV)为 0.391λ, 均方根值(RMS)为 0.056λ; 使用 ZYGO激光干涉仪测量同一根激光棒, 其透射波前的峰谷值(PV)为 0.370λ, 均方根值(RMS)为 0.064λ。对比结果表明该干涉仪能实现光学元件透射波前的高精度检测, 测试结果的一致性验证了该方案的可行性。该变倾角移相方法具有较高的移相精度和较大的移相范围, 且该变倾角干涉系统中光束仅一次透过待测激光棒, 可有效抑制多光束干涉现象, 改善小口径激光棒的边缘衍射效应。

为获得三维面形的绝对分布,提出一种基于奇偶函数和Fourier级数的三球面面形重建方法。该方法在传统三球面法的测量基础上将测试面旋转90°后再次测量,将待测面面形分解为奇偶函数形式的正交基函数,并对于各正交基函数分别求解。利用实际面形进行算法仿真,面形残差均方根值(RMS)达到1.5λ/1000。将本文三球面法与两球面法、随机球法作比较,残差RMS最大为1.99 nm。针对实验中机构的旋转、平移、倾斜、离焦误差等进行量化分析,最大误差为0.90 nm。本文实现了球面三维面形绝对分布的检测,为多个球面镜的同步全口径检测提供了一种途径。