对于宽谱段、高分辨率的光谱测量场景,在探测面阵像素与像元尺寸受限的情况下,提出了双向剪切干涉的倾斜记录干涉图方式,以进行面阵探测器的多行像素拼接,在提高长波谱段分辨率的同时,避免单位剪切量增加造成的短波信息截止。以Wollaston棱镜偏振干涉具验证旋转像面的双向剪切干涉方式,计算剪切量在探测器二维空间上的载频关系,由等相位倾斜条纹衔接多列像素构成完整的干涉图。通过FRED软件模拟偏光干涉过程,以方解石晶体、C-RED ONE型探测器为例,验证等强度的1064,1550,1970 nm准单色谱线,结果显示:转角斜率为1/3时,双向剪切干涉复原谱线的位置误差小于1 nm,幅度比例达到0.9958∶0.9759∶1,1970 nm光谱分辨率提高至13 nm,为原值的2.38倍;对比复原棕榈蜡的近红外反射率光谱,768 pixel的扩展光程差反演的光谱显示出更多吸收特征,较320 pixel光程差反演的光谱分辨率增强,但因拼接误差在短波方向引入了一定的高频扰动。对影响拼接精度的剪切量进行误差分析,给出成像放大率一定时,转角误差容限与像面转角、观测波长、剪切角与分段光程差间的关系。基于像面旋转的双向剪切干涉光谱仪,解决了单纯提高剪切量带来的分辨率增强与高频截止的矛盾,拓展了系统参数的求解范围以及相关的误差容限,为宽谱段、高分辨率测量提供了选择。

弹光调制傅里叶变换干涉信号是高速、连续非线性变化。为了实现等时间采样干涉信号的准确光谱重建, 有必要对弹光调制干涉信号的预处理技术和相位校正方法进行研究。为了从连续的干涉数据中获取一幅完整的干涉图, 文中利用干涉图零光程差点的幅值最大特性, 获取一幅完整的干涉图。同时, 为了克服干涉图的非对称性, 提出将改进的Mertz相位校正方法与非均匀快速傅里叶变换算法(NUFFT)相结合, 提高重建光谱的速度和准确度。在实验中, 通过仿真产生300 K红外黑体的非对称弹光调制干涉图, 采用该数据处理方法提高了重建光谱的精度, 并以大气窗口为被测对象, 比较准确地重建了大气光谱曲线, 实现了气体成分的定性分析。

为了提高弹光调制傅里叶变换光谱仪(PEM-FTs)中复原光谱的准确度和稳定性,有必要对弹光调制干涉图的最大光程差的稳定性和检测技术进行研究.弹光调制干涉图的最大光程差是一个不确定量,与弹光调制器的谐振状态、频率温漂特性以及驱动电压等因素有关.因此,本课题在研究弹光调制干涉仪工作机理基础上,建立弹光调制器的频率温漂模型和光程差变化关系;提出以驱动信号为基准,对激光干涉信号过零计数的方式实现干涉图的最大光差检测,且将双通道的高速比较器与FPGA相结合,实现正弦波到方波转换、快速的过零计数和误差补偿.经试验验证,采用670.8 nm的激光为参考光源,通过过零计数的方式,能实现最大光程差77.471 μm的检测,其测量误差小于0.167 nm,复原的红外黑体光谱的最大峰值波长偏差小于2 nm.

移相干涉术由于其高精度被广泛应用在光学元件的面形测量上，而由移相算法得到的相位数据被包裹在［－π,π］之间。基于区域生长理论的相位解包算法(种子点法)可以高精度地实现连贯区域的相位解包，基于离散余弦变换的最小二乘解包(DCT)算法可以实现矩形区域的相位解包，而实际测量中，经常会碰到被测件的有效区域为非矩形的分离区域。因此，在分析前两种算法优缺点的基础上，提出了基于DCT算法的种子点相位解包算法。首先运用DCT算法对整个包裹相位进行解包，然后运用种子点法分别解包各分离区域，再通过DCT算法求得的种子点干涉级次实现各分离区域解包相位的统一。实验结果表明，该方法克服了种子点法和DCT算法的缺点，可以准确、快速地实现分离区域干涉图包裹相位的解包，且比这两种算法具有更好的稳定性和更高的精度。

Wollaston棱镜阵列中各个子棱镜的结构角间的误差影响着光谱仪的性能。从干涉图的无缝拼接入手，推导了n元Wollaston棱镜阵列的最大光程差公式，以三元Wollaston棱镜阵列为例，分析子棱镜结构角误差对光谱分辨率的影响，通过干涉条纹光强公式构建干涉图样模型，利用Matlab软件编写相关程序，仿真了630nm单色光的复原光谱，分析结构角误差对光谱的影响。实验结果表明: 当子棱镜结构角误差大于10-3数量级时，光谱中将有伪峰出现，为Wollaston棱镜阵列的研制提供了理论依据。

本文对剪切干涉灵敏度进行定量讨论,首次提出平均灵敏度数学模型,它圆满地解释了剪切干涉特性.通过讨论得出一个重要结论,要准确求出待测波面,必须用变剪切干涉仪,使用不同的切量对同一波面进行测量.然后采用一种新方法——剪切干涉图全处理的方法,求出待测波面.