数值孔径（NA）作为投影物镜的基本参数，决定了投影物镜的成像分辨率。在利用双光栅Ronchi剪切干涉仪测量投影物镜波像差时，NA也是实现波像差高精度检测的一项基本参数。提出了一种基于Ronchi剪切干涉像面光栅轴向离焦的投影物镜NA测量方法，理论推导了像面光栅离焦时空间光程差的数学表达式，通过测量轴向两个不同位置处的剪切波前并提取倾斜项系数，利用两个轴向位置的距离以及倾斜项系数的差值计算得到投影物镜NA值。在此基础上，开展了仿真分析和实验，以NA设计值为0.3的投影物镜为测量对象，实验测得NA为0.292，测量误差小于0.004。同时开展了几何光学测量方法的对比实验，进一步验证了所提方法的有效性。该方法利用波像差检测装置测得的剪切波前实现投影物镜NA的在线测量，不需要使用额外的装置或器件。

为了解决数字全息显微术相位重建中的欠采样问题, 引用一种基于横向剪切干涉术的改进型最小二乘法相位展开算法, 并与基于离散余弦变换的原始最小二乘法算法以及质量图导向路径算法进行比较。采用欠采样高斯函数进行计算机模拟, 并进行了实验验证, 结果表明了横向剪切干涉术方法的有效性。上述改进型最小二乘法相位展开算法在解决包裹相位图中的欠采样问题更有效, 从而能够更精准地重建物体的相位信息。

提出了一种可用于四波横向剪切干涉波前检测的随机编码混合光栅。由期望得到的四波前衍射频谱出发，根据夫琅禾费衍射原理并结合光通量约束的随机编码方法得到了由振幅编码光栅和棋盘式相位光栅构成的随机编码混合光栅，与改进的哈特曼模板(MHM)相比，其衍射场中只有四个级次，更好地实现了四波横向剪切干涉。分析确定了入射光束口径、光栅栅距以及观察距离等系统参数。分别给出了随机编码混合光栅和MHM 的远场衍射光场分布及四波横向剪切干涉图，对比发现随机编码混合光栅的远场衍射光场中只有四个等光强的光斑存在，其四波横向剪切干涉图稳定，可以实现任意畸变的波前检测。

由于相移式横向剪切干涉不需要标准参考波面，因此它可以缩小干涉腔长、甚至实现绝对的共光路干涉，从而最大程度上降低了空气扰动和振动的影响，但实验室设计的相移式横向剪切干涉测量装置中的分束棱镜、剪切平板和五棱镜的制造误差仍然造成了发生错位的两波面间产生非共光路误差。通过剪切干涉测量装置中调整误差和非共光路误差的对比分析，提出了非共光路误差的计算方法，并在测试结果中进行非共光路误差的补偿。实验结果发现补偿非共光路误差后的面形误差与ZYGO干涉仪的测量结果非常接近。

为了使相移式横向剪切干涉法能够广泛应用于大口径非球面的在线检测, 通过计算机仿真研究横向剪切干涉测量的非球面面形, 实现其二维波面的重建.分别对仿真中获得的被测非球面在x方向和y方向的两个差分波前中剪切量大小和采样点个数的选取进行分析, 利用最小二乘法求取波差值, 采用Zernike 多项式拟合法进行波前重建, 在保证高准确度测量情况下, 对一被测抛物面面形进行计算机仿真实验, 结果表明: 最适合的剪切量是其被测口径的十分之一大小, 此时只需要对其选取49个离散数据采样点, 采用泽尼克多项式拟合就可得到二维波面的形貌.该结论为相移式横向剪切干涉的二维波前重建提供了理论指导, 同时, 也为大口径非球面在线测量的实际应用提供了技术支撑.

横向剪切干涉技术是一种直接测量波面相位分布的光学测量方法，由于其不需要高精度的参考平面，并且能够测量偏离量较大的表面面形偏差，因此得到了更为广泛的应用。但是，通常情况下剪切量大小的选择凭工作经验来确定。为了给出一种定量的剪切量判定方法，论文提出了一种基于Zernike多项式拟合的剪切量判定方法，通过计算机仿真和实验给出了剪切量与测量误差的关系，发现剪切量为测量口径1/10时即可达到良好的测量结果。

横向剪切干涉术是一种自参考干涉计量技术，其原理是被检测波前与其自身被剪开的波前之间在重叠范围内相干涉，由干涉图得到两相互剪切波前的波前差，通过波面重建算法得到待测波面。在波面重建算法中，泽尼克待定系数法是其中的一种。分析了横向剪切干涉技术的测量原理；提出了一种新的基于解耦差分泽尼克待定系数法的二维横向剪切波面重建算法。理论分析和数值仿真表明,该算法简单直观，复原精度高，而且可用直角坐标系下的差分泽尼克多项式直接拟合环形波面。

采用横向剪切干涉法(LSI)测量大口径自由旋涡气动窗口所引起输出激光束的波前畸变,并由重构的畸变 波前计算光束质量评价因子斯特列尔比的大小。实验测量了自由旋涡气动窗口工作在不同供气总压下的光束质量，同时测量了气动窗口光束质量随时间的变化情况,并给出相应分析。