垂直扫描白光干涉法（VSWLI）是一种非接触式三维表面轮廓测量方法。蝙蝠翼作为VSWLI当中一种固有的缺陷，尤其在被测样品的台阶高度小于光源的相干长度时，台阶边缘处的蝙蝠翼尤为显著。相移干涉法不存在这种缺陷，但是存在相位模糊的问题。提出一种将Carré等步长相移算法与快速傅里叶变换（FFT）相干峰值检测技术相结合的白光干涉解调算法。该算法基于逐次变分模态分解（SVMD）与Hausdorff 距离（HD）联合去噪。分别以高度为500 nm和1 200 nm的连续台阶器件和高度为10 μm的标准台阶作为测试样品，进行实验测量验证。所提出的算法能够有效地抑制台阶高度跳变处的蝙蝠翼，克服相位模糊问题。

为缩短相移时间，减少实际环境中低频振动的引入，采用极小幅度相移步长如5°、10°、20°替代常用的90°产生5帧相移干涉条纹图进而用相移算法还原相位。同时，基于一种自调谐相移法，提出综合利用3步法和5步法分别求得相移步长与波前相位。仿真分析了相移步长20°时，该算法与Hariharan算法在相移标定、随机误差下的相位还原误差。结果表明，该算法在相移标定误差±10%内，相移步长还原精度达10^-5λ，相位还原误差峰谷值低至10^-6λ，远低于Hariharan算法误差10^-3λ。在5%随机相移误差内，Hariharan算法相位还原精度更高。两种算法的误差峰谷、均方根平均值相差3倍，但该自调谐算法仍具有较高还原精度。同时，取更小相移步长5°、10°对比，结果表明，在标定误差下，两种算法的相位还原精度无明显变化；在随机误差下，两种算法精度均降低。因此，从理论仿真上来说，小相移步长与该自调谐算法结合对标定误差具有突出的抑制作用，在随机相移误差下也能保证一定相位还原精度。

为了满足现代工业领域中对复杂结构产品的高精度多自由度测量需求，构建了多自由度联合采集系统模型。建立了宽谱段相移干涉多自由度采集系统模型，并对系统中的光学部件进行了设计；以相移干涉技术为基础，提出了多自由度联合测量算法，并分析验证了所设计系统的合理性；根据仪器的物理和光学参数对算法进行了具体实现，基于Simulink的仿真试验结果表明：深度测量精度在μm级，测量范围在m级；光谱检测分辨率在nm级，测量带宽300 nm，覆盖整个可见光区域，光谱准确度为0.2 nm，误差率小于0.1%。该系统满足了现代工业精密测量中高深度分辨率、宽深度测量范围、高光谱准确度、高光谱分辨率的要求。

相移数字全息技术将相移技术与数字全息技术相结合，为微观物体的三维形貌和折射率分布检测提供了一种快速、无损、高精度手段。与离轴数字全息相比，相移数字全息采用同轴光路，可以充分利用CCD相机的空间带宽积。然而，传统相移数字全息需要依次记录多幅不同相移量全息图，才能消除零级像和共轭像，再现出无混叠的相位/振幅图像。同步相移又称瞬时相移，可在同一时间得到多幅不同相移量的干涉图样，克服普通相移干涉不能实时观测的缺点。介绍了相移的概念和实现方式，基于多CCD记录、像素掩膜、平行分光的三种同步相移技术，对同步相移数字全息在生物医学、流场测量、表面形貌测量、微纳器件检测等领域的应用进行综述，为从事同步相移数字全息技术及其应用研究的学者提供有益参考。

为了减少相移干涉仪中压电陶瓷致动器进行相移时，其迟滞非线性对相移算法中的相位计算带来的误差，设计了一套压电陶瓷致动器的控制系统.利用高精度电阻应变传感器和基于锁相放大原理的信号调理电路检测压电陶瓷致动器位移，建立多项式数学模型描述迟滞非线性，然后提出了一种前馈开环控制方法补偿其迟滞非线性.最后，基于所提出的方案对压电陶瓷致动器进行了期望轨迹的跟踪控制实验，同时将补偿控制系统与干涉仪相结合检测光学元件表面形貌.实验结果表明：补偿后，压电陶瓷致动器的跟踪误差在-0.156 μm与+0.078 μm之间，迟滞非线性度由10.4%降到2.4%，且干涉仪所测得的光学元件表面面形起伏高度均方根和峰谷分别改变了0.795 nm和3.937 nm.该系统对于高精度的光学元件形貌检测具有重要的意义.