全视场外差动态干涉仪在面形测量方面具有测量精度高、抗干扰能力强等优点，适合用于长焦距面形的动态干涉测量以及大口径光学元件的测量。但是干涉仪系统内部光学元件性能不理想以及元件装配存在误差等，会在干涉光路中引入频率混叠，影响干涉仪的测量精度。为了分析混频对全视场外差动态干涉仪测量精度的影响，从混频产生的原因出发，建立了由混频引入的测量误差的理论模型，分析了混频程度对测量精度的影响，分析结果表明，测量误差与混频程度呈非线性正相关，混频会造成测量面形结果上叠加一个和干涉条纹相同频率的周期性误差。搭建了全视场外差动态干涉测量实验系统，验证了不同混频程度对面形测量精度的影响，当混频程度为0.029时，面形测量误差为0.053λ；当混频程度为0.120时，面形测量误差为0.110λ，与仿真分析结果吻合。本文的研究对研制高精度全视场外差动态干涉仪具有实际意义。

双波长干涉检测技术可以实现高动态范围与高测试精度的兼顾，是一种极具潜力的检测技术，用于干涉检测的压电位移机械移相技术存在着一些问题，使用全视场外差移相技术，低频差的外差光源与面阵探测器采集帧率相配合，相较于传统的压电位移机械移相技术，可以同时保证不同波长的移相精度，简化移相的复杂度，且可以方便实现多步移相。提出了全视场外差移相双波长干涉测量技术，并搭建了全视场外差移相双波长干涉测量系统，测试了在边缘最高偏离顶点球13 μm的非球面以及高度为(1.3±0.1) μm的台阶，经过实验验证其非球面面形PV测试精度为λ/3.53 (λ=633 nm)，面形PV测试重复精度为λ/77.38，面形RMS测试精度为λ/14.16，面形RMS测试重复精度为λ/919.10，台阶高度测试精度为λ/16.19，测试重复精度为λ/311.85。

针对激光测振仪中的自适应滤波问题，本文采用最小均方误差前向预测器，仿真分析了振动测量信号的峰值、频率、滤波器阶数和步长系数等参数对最小均方误差前向预测器滤波性能的影响，并搭建实验系统进行了验证。研究结果可以作为最小均方误差前向预测器参数选择的理论依据，为设计适用于激光测振仪自适应滤波器提供技术手段。

传统的干涉仪采用激光光源，由于激光的高相干性，在平行平板、棱镜等特殊光学元件测量时存在严重的串扰；LED、钨灯等光源因准直性较差、光强稳定性差和相干长度较短等特征，同样不适合作为特殊光学元件检测干涉仪的光源。短相干激光光源具有方向性好、亮度高和相干长度适中等优点，是特殊元件检测干涉仪的理想光源。针对短相干干涉仪对光源的需求，对通过电流调制半导体激光器光源的相干性进行了理论研究。研究结果表明，调制频率越高、调制强度越大，光源的相干长度越短；偏置电流越大，输出功率越高，相干性也会变好，不利于产生短相干光源。在此基础上，搭建并研制了一款短相干激光光源，该光源相干长度为80 μm，光源的旁瓣抑制比下降为0.31，输出光功率可达30 mW，能够满足短相干测量对光源的要求。

光场多光谱成像技术具有能够同时获取目标二维空间信息和光谱信息的能力，利用光谱信息可以实现目标的分类和识别。为了快速、便捷地获取空间目标的完整光谱信息，实现目标表面光谱信息的真实记录，基于光场多光谱成像原理，采用光谱分光滤光片阵列分光实现主透镜系统入瞳孔径的分割，设计了一款应用于光场多光谱相机的像方远心镜头光学系统。光学系统具有宽波段400 nm~1 000 nm，焦距为240 mm，F数为4，全视场15.52°。像质评价与系统公差分析结果表明：设计的光场多光谱相机的像方远心镜头可以满足实际加工以及正常使用要求。