绝对检验作为一种光学元件高精度检测方法, 其中的两平晶绝对检验无法精确测量平移过程中的倾斜误差, 导致恢复的面形中二次项出现偏差。液面在位置变化前后能够保持水平, 在旋转平移过程中不会产生倾斜误差。推导了平移过程中倾斜误差和恢复面形中离焦项的关系, 并通过仿真分析加以验证, 当不存在倾斜误差时, 残差面PV值小于1nm。在300mm口径立式斐索干涉仪上进行液面旋转平移干涉实验, 将所得到结果与传统三面互检法进行对比, 面形基本一致, PV值偏差小于1.3nm, RMS值偏差小于0.65nm, 证明了液面旋转平移法在干涉测量过程中不会引入倾斜误差。

随着精密制造行业对光学元件面形要求的提高, 干涉仪系统误差的标定越来越重要。其中, 采用液面基准法作为干涉仪系统误差标定的方案具有高精度, 低成本的优点。在不考虑外界因素的影响下, 理论上液体平晶曲率与地球半径相同, 可认作绝对平面进行系统误差标定。但由于液体对环境较为敏感, 不易控制, 因此如何建立一个高精度的液面基准是整个过程中最为关键的一个环节, 其直接影响了系统精度。由于液体的流动性特点使得以往的时间移相方法不再适用, 因此采用了点源异位立式斐索干涉仪进行液面的动态测量, 对液体、液盘的各项性质进行综合分析。最终完成了高精度的液面基准建立, 可用于干涉仪的系统误差标定。

为了减小约束投影快速3D打印工艺中黏附力对工艺可靠性及打印速度的影响, 提出了一种多孔透明支撑板+PDMS膜低成本实现阻聚区的方案, 并围绕阻聚区形成的两个关键因素-基底透光性和气体渗透性及其影响阻聚区和黏附力的规律进行研究。通过激光加工方法制备了具有微孔阵列的石英玻璃基底, 通过对基底透光性、透氧性以及氧阻聚区厚度的实验测量, 研究了基底微观几何特征及光照强度、氧气浓度等工艺要素对阻聚区厚度的影响规律, 并通过3D打印试验, 初步研究了不同基底条件下固化层在基底的黏附力。结果表明, 基底微孔影响基底的透光率以及透氧性能, 所制备的具有不同几何特征微孔的基底透光率均大于84%; 通过调控氧浓度、光照强度以及基底微结构特征可以控制氧阻聚区的厚度; 基底及供氧条件影响阻聚区的厚度从而影响剥离力。采用本文制备的约束基底打印零件过程中可以形成阻聚区, 从而显著减小剥离力, 在本文的实验条件下, 固化层从基底的平均剥离力由26.4 N降至5.4 N。

为了提高分光光度法在快速定量分析中的准确性, 从润湿效应形成的机理及分光光度法的检测光路出发,提出了分析影响样本吸光度测量的一种研究方法。从理论上研究润湿效应下弯曲液面曲率对样本吸光度测量的影响；根据弯曲液面对测量的影响使用ZEMAX软件对检测光路进行重新设计；通过测量细菌悬液的吸光度, 并根据测量的吸光度对细菌生长进行曲线拟合来对设计的检测光路进行实验验证。结果表明, 润湿效应对分光光度法在快速定量检测时有着不可忽视的影响, 且随着浓度的增加其影响就越大。

利用激光诱导液面自组装法制备金纳米棒光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针，探讨制备过程中激光诱导功率和诱导时间对探针灵敏度的影响。将优化条件下(70 mW，7 min)制备的光纤SERS探针与便携式拉曼光谱仪联用，实现福美双、甲基对硫磷两种农药残留的高灵敏度检测，检测灵敏度分别达到10-7 mol/L和5×10-7 mol/L。探针具有良好的SERS检测重复性，相对标准差小于6%。该激光诱导液面自组装法具有操作简单、成本低廉、探针制备时间短等优点，能够实现高灵敏度光纤SERS探针的重复、批量制备; 优化制备的光纤SERS探针在多种农药残留检测应用中展现出良好的应用前景。

弯月面化学涂膜技术因其具有大面积、低成本以及高效率等优势成为继旋涂、喷涂等传统涂膜工艺后极具发展潜力的新型化学薄膜涂覆技术。本文针对国家某重大项目对米级光学元件表面的化学薄膜涂覆需求, 对基于弯月面涂胶的技术原理进行了系统研究, 分析了涂胶压强、基片和狭缝间距以及材料亲疏水性与涂胶面形态的关系, 实现了对弯月液面的精密调控并研制出基于弯月面化学薄膜涂覆技术的装备, 在1 400 mm×420 mm尺寸玻璃基片上实现了光刻胶的均匀涂覆, 使整体胶膜厚度误差<4%, 满足了米级元件表面精密化学薄膜的涂覆需求。

提出了利用一种新型的高透气薄膜元件实现连续液面成型3D打印技术的方案并进行了实验验证。连续液面成型3D打印技术采用下入光结构，在光源与打印平台之间引入一个透明的透气薄膜元件，氧气可以通过薄膜元件渗透进入光固化成型表面，由于氧阻聚效应在光固化成型表面与透气薄膜之间产生一层液态未固化层。利用这一未固化层，3D打印平台可以连续不间断上移，实现了高速的连续光固化3D打印，纵向打印速度超过650 mm/h。由于连续液面成型3D打印技术较高的打印精度和效率，利用该技术进行建筑模型的制作，并将其应用于建筑模型的风洞测试研究。

分析了煤层气井液面在测量中使用的传统方法可能遇到的问题, 提出了光纤非本征型珐珀干涉仪(EFPI)用于测量煤层气井液面的发展方向。针对煤层气井设计了光纤EFPI传感系统, 并模拟煤层气井液面给出测量方案, 准确地测出液面位置, 解决了煤层气井液面的测量难题, 测量系统中传感器光学腔长变化的相对误差为1.48%, 测量精度1μm, 相比传统的电学测量方法, 更加安全有效。

在高精度面形检测中，绝对标定是提高检测精度的重要方法。但在平面绝对标定中，无论是经典的三平板绝对检测还是旋转平移绝对检测都无法对平面的power 项进行绝对标定。而利用液面进行绝对标定虽然可以给出完整的平面标定，但是液面易受环境影响，重复性难以提高，因此标定精度往往不高。针对这一难题，利用Fizeau 干涉仪，采用液面方法对平面的power 项单独进行绝对标定，结合旋转平移绝对标定方法对平面其他Zernike 项进行标定，从而得到了完整的高精度的平面绝对标定。不仅提高了检测精度，也对平面进行了完整的高精度标定，大大提高了干涉仪的检测精度。