数字光弹性应力分析中常用相移法确定等倾线和等差线，最广泛应用的是十步相移法，针对单色光入射引起的等倾线耦合等差线的问题，增加采集白光入射4幅图像，使用不同光弹图像集分别计算等倾线和等差线，测量精度更高但操作复杂、效率较低。本文提出一种优化的六步混合相移方法，将十步相移法的6+4测量方法缩减为3+3的六步测量方法。用仿真模拟实验对本文方法进行误差分析，验证了其具有良好的抗噪性能和相移误差抗干扰能力。真实实验结果表明：与传统六步相移法相比，本文方法有效解决了等倾线耦合等差线以及波片失配误差的问题；与十步相移法相比，本文方法与其等倾线平均偏差约为0.01 rad，等差线平均偏差约为0.09 rad，在提高40%采集效率的同时保证了测量精度。

光弹性实验中, 材料条纹值是联系光学现象和材料应力的唯一参数, 因而在每次实验前计量材料条纹值是非常必要的。条纹值的精确性与选取的实验计量点有密切的关联, 同时应考虑残余双折射和残余应力的影响。根据实验获取的全场数据, 在试件中选取多个点构成超定方程组, 结合相移技术, 运用最小二乘法确定材料条纹值。这种方法不仅能够确定条纹值, 而且可以得到试样中残余应力的参数。最后, 通过聚碳酸酯受压圆盘实验, 验证了新方法的可行性。

对于三维光弹模型, 次主应力及其方向沿入射光连续变化, 根据光学等效的原理, 可以将三维光弹模型等效为一个包含线性相位延迟器和旋光器的光学模型。在集成光弹法中, 对于每一个测量点, 研究者必需通过实验获取三个特征参数。提出了一种用于确定集成光弹中全场特征相位差的五步相移法, 给出了偏振光场中元器件的设置方法, 并运用Jones算子推导出相移法得出的光强公式。最后使用斜射法对径向受压圆盘进行实验, 验证了方法的有效性。

以径向受压圆盘为例,从弹性力学的角度详细分析了模型全场等倾角相位的情况,分析第一主应力的方向,在六步相移法的基础上提炼出圆盘全场等倾角相位和等差线的真实相位。采用有限元软件MARC与形函数拟合相结合的方法模拟径向受压圆环六步相移图和等差线相位图,可以推广到没有解析解或者解析解复杂的应力模型的光弹性实验模拟。通过径向受压圆盘实验验证了方法的可行性,实现光弹法中自动提取全场等差线的信息。

在光弹应力分析中, 利用分数级条纹可以提高分析精度, 于是, 产生分数级条纹的方法研究就变得非常重要。 利用图像处理技术, 首先采集一幅图像, 然后通过对这幅图像的算术运算就可以产生分数级条纹。 给出了详细的理论分析, 并进行了实验。 利用本文方法, 在两条整数级条纹之间, 可以相继产生7条分数级条纹。

提出双折射调谐器设计的等色图方法，给出原理。分析表明当晶片光轴处在以折射光线为轴线、顶角为45°的圆锥面上时，双折射调谐器具有最快的波长调谐速率；当光轴位于过折射光线并与入射面成45°或135°的平面内时，调谐器抑制非所需波长的能力最强。由此给出光轴相对晶片表面的两个优化取向，对石英晶片它们分别为18.712°和59.922°。文中还给出了三块晶片组合的调谐器的设计例子，对其调谐特性进行了简要的讨论。