为了抑制全息记录过程中的散斑噪声, 采用一种通过降低相干光源相干性的方法, 并进行了理论分析和实验验证。利用旋转二元波片进行退偏, 在10s内记录70幅全息图进行平均化降噪; 同时利用毛玻璃对相干光进行空间退相干, 降低了光源的相干性从而降低了散斑噪声。将单独采用时间退偏操作的重建图像与单独采用空间退偏操作的重建图像以及两者相结合的重建图像进行了对比。通过实验验证了所提方法的可行性, 通过分析频谱比较证实了几种方法, 利用信噪比直观地证实了几种方法的有效性。结果表明, 时间、空间退偏结合对散斑噪声的抑制有着明显的优势, 空间退偏的重建像的信噪比为0.4459, 时间退偏的重建像信噪比为1.5155, 而两者结合后的信噪比为1.7162, 采用时间退偏以及空间退偏叠加的方式有效地抑制了相干噪声。该实验为研究数字全息成像的过程中由于光源相干度过高带来的散斑噪声干扰的问题提供了一个有效的抑制方法。

液晶盒表面面形的质量会影响空间光调制器的性能。为了精确测量液晶盒表面面形, 提出了短相干载频干涉方法。利用短相干扩展光源进行照明, 产生的参考光和测试光之间形成定域干涉, 通过控制参考面和液晶盒表面之间的倾角, 引入合适的载频, 得到待测载频干涉条纹; 同时空液晶盒空气层上下表面干涉, 形成背景干扰条纹, 从而在CCD相机中采集到混叠有一组干扰条纹的单幅载频干涉图。通过空间傅里叶变换方法滤除背景和干扰条纹的频率信息, 提取并恢复待测条纹包含的面形数据。实验检测了两块玻璃基片错位粘合制成的液晶盒表面面形, 解算出波面峰谷值PV为8.286λ, 波面均方根值RMS为1.782λ。使用该方法和ZYGO干涉仪进行的对比实验中PV值和RMS值分别相差0023λ和0.004λ, 两种测量方法得到的结果一致。该方法能够克服多表面干涉的问题, 实现液晶盒表面面形的精确测量。

为了实现斐索型干涉仪的动态干涉测试, 研究了一种采用短相干光源的动态斐索干涉仪。以中心波长为638 nm、带宽为0.1 nm的二极管泵浦固体激光器作为光源, 与偏振延迟装置结合得到一对短相干正交线偏振光, 通过调节光源模块中两支线偏振光的光程差来匹配斐索干涉腔的长度, 从而获取一对光程差为0的相干光束。使用偏振相机采集得到四幅位相依次相差π/2的移相干涉图, 按照四步移相算法解算相位, 恢复待测元件的表面面形。采用光强归一化算法有效地抑制了偏振态误差导致的移相干涉图光强不一致在最终恢复波面中引入的一倍频波纹误差。采用琼斯矢量和琼斯矩阵分析了干涉图对比度与s光和p光光强比值的关系, 并分析了1/4波片方位角误差对最终恢复波面的影响。利用该装置和Zygo GPI XP型干涉仪测量了同一块光学平晶, 其均方根值相差0.024λ, 峰谷值相差 0.026λ。

为了实现光学元件相位缺陷的大视场、高分辨率、动态检测, 设计了一种动态泰曼干涉仪。该干涉仪采用短相干激光器结合迈克耳孙干涉结构产生1对相位延迟的正交偏振光, 以此作为光源, 通过匹配偏振型泰曼干涉仪干涉腔的相位差, 补偿参考光与测试光之间的相位延迟。利用偏振相机瞬时采集4幅移相量依次相差π/2的干涉图, 通过移相算法即可求解得到相位缺陷的信息。利用平面波角谱理论进行仿真, 分析了二次衍射对测量结果的影响; 利用琼斯矩阵法分析了偏振器件误差对测量结果的影响。实验检测了1块激光毁伤的光学平板, 测试结果与Veeco NT9100白光干涉仪测量结果相比, 相对误差为2.4%。此外, 采用所述方法对强激光系统中光学平晶的相位疵病进行检测, 测试结果显示波前峰谷值为199.2 nm。结果表明, 该干涉仪能够有效应用于光学元件相位缺陷的检测。

为了解决使用激光干涉仪测量平行平板光学元件面形时会产生干扰条纹的问题，提出了一种利用短相干光干涉测量平行平板光学元件面形的方法。在泰曼格林干涉仪中使用钠光为光源，由于钠光为短相干光源，当参考面与被测平板前表面光程匹配时，平行平板后表面的反射光无法与参考光和测试光干涉，从而避免了干扰条纹的产生。测量时采集到的为单幅干涉图，使用虚光栅移相叠栅条纹法从中提取波面数据，即可得到平行平板光学元件的面形数据。实验测量了一平行平板光学元件的面形，其面形数据与使用Zygo干涉仪测得的结果吻合。

介绍了作者研究建立的光学相干层析(OCT)成像系统, 给出了利用该系统得到的实际生物样品光学相干层析图像, 并对系统性能和结果作了分析, 讨论了影响系统性能的一些因素及改进方法。