定量相位成像具有无标记、非入侵及三维观测的特点，在生物医学、工业检测等领域有着显著的优势。本文提出利用二维朗奇相位光栅实现基于四波横向剪切干涉的定量相位成像的方法。理论分析了光栅周期和照明波长对四波剪切干涉的影响，得到了光栅周期与探测器像素尺寸的最佳匹配关系，论证了宽光谱光源照明下定量相位成像的可行性。实验搭建了结构紧凑的四波剪切干涉定量相位显微成像装置，实现了对PMMA微球、微透镜阵列和葡根霉菌切片的定量相位成像和测量。该装置可方便地与普通光学显微镜相结合，具有巨大的应用潜力。

为了满足无损检测中复合材料在复杂载荷下多参数变量评估的需求，提出了一种基于光路复用的双功能数字散斑干涉系统，能够同时实现数字散斑干涉和数字剪切散斑干涉测量功能.通过控制其中一个反射镜-波片组合，当该组合离位时，构成数字散斑干涉测量光路，实现离面位移测量；当该组合在位时，构成数字剪切散斑干涉测量光路，实现离面位移空间梯度的测量.测量过程中只需简单切换该组合的位置就可以实现单次加载下被测物体表面离面位移及其空间梯度的同时测量.该系统光路结构简单、切换效率高，能够同时获得高质量的位移及空间梯度测量结果.实验证明，双功能数字散斑干涉系统既具备高抗干扰能力，又具备高灵敏度测试能力，适合复合材料无损检测现场使用.

微机电系统与微机械零件的内部微缺陷需要高精度、强穿透性的非接触检测技术。目前缺少这样内部微缺陷的检测方法。针对上述问题，设计了超声与数字全息成像的复合系统。该系统结合了超声检测的强穿透能力和数字全息成像技术的高分辨率。该系统包括近场超声子系统、数字全息子系统和同步控制子系统。在近场超声子系统中，产生的近场超声波场穿过样品的内部缺陷，在样品表面形成表面超声波场，再通过数字全息子系统测量和分析这个表面超声波场的瞬态形貌，分析声波场中包含的内部缺陷信息。实验结果表明：该系统通过对超声波场的分析，可以测量出超声波场的瞬态三维形貌，并且可以有效的检测出50 μm的内部缺陷。

随着同步辐射光源和自由电子激光器相关技术的发展和光束质量的提升，对用于转递和聚焦光束能量的X光反射镜的指标要求也逐渐提高。为避免引入额外的波前误差，反射镜面形高度误差均方根值的要求已逼近至亚纳米量级。如此苛刻的面形要求对X光反射镜的测量工作带来了极大的困难和挑战。除了在各国同步辐射光源得到广泛使用的长程轮廓仪等基于角度测量的轮廓扫描仪器之外，基于激光干涉仪的拼接干涉技术也发展为测量同步辐射镜的一种有效手段。文中主要介绍了近期笔者等为测量X光反射镜而开发的拼接干涉平台。利用这一测量平台，研究了在不同的拼接参数下的多种拼接模式。着重讲述了其中纯软件拼接模式的基本原理和实际测量。用实测结果与不同测量仪器和不同研究机构的结果进行比对，验证了拼接干涉测量用于检测同步辐射镜的有效性，并展示了此拼接平台的测量表现。根据所得的测量数据看来，使用纯软件拼接模式来测量X光平面反射镜时，测量重复性的均方差值可以达到0.1 nm左右；而测量X光双曲柱面镜时（曲率半径的变化范围为50~130 m），测量重复性的均方差值为0.2~0.3 nm。此结果基本满足平面和接近平面（曲率半径大于50 m）的同步辐射镜常规检测和为确定性加工提供面形反馈的需要。