为了实现光学系统波像差的高精度检测，引入了改进的光纤相移点衍射干涉仪，介绍了其工作原理，并对干涉仪的关键部件包括激光光源及光纤的参数进行了选择和分析。经测试，激光光源功率稳定性约为1%(10 min)，光斑尺寸在实现最佳耦合效率允许范围内，光束位置稳定度约为6 μm，相干长度为1 cm左右，都在测试精度允许范围内；选择了纤芯直径为3.5μm的单模不保偏光纤，对光纤端面镀半反半透金属膜，实现了较高的条纹对比度和光能利用率，并设计了波前参考源，方便了光纤端面的抛光、镀膜及装卡。最后，利用选择的部件搭建了光纤相移点衍射干涉仪实验装置，为最终能够实现光学系统波像差的高精度检测提供了前期的准备。

相移点衍射干涉仪（PS/PDI）的检测精度取决于衍射板中针孔衍射产生的参考球面波质量，而针孔的直径是影响参考球面波质量的一个重要因素。基于矢量衍射理论，以会聚光束作为入射光，分析了针孔厚度和直径、加工误差以及入射光源单项像差和综合像差对衍射波面质量的影响。仿真数据表明，为了获得数值孔径为0.2， 波前误差均方根(RMS)值不大于1.4×10-3λ的理想球面波，在针孔的实际加工制作中，应选200 nm厚度铬膜，直径为1.5 μm的针孔，并且满足仿真误差要求；对衍射板上窗口尺寸进行了仿真，结果表明窗口边长取60 μm时，仿真结果最优。用实验验证了设计结果的可行性。

为了提高双光纤点衍射干涉仪的检测精度，需要对干涉仪装置中两个波前参考源(WRS)的系统误差进行标定。设计了波前参考源的标定过程及标定算法，通过沿被检光学系统光轴四次旋转90°求出波前参考源的沿轴旋转非对称误差，沿倾斜轴四次旋转90°求出波前参考源的沿倾斜轴旋转非对称误差，然后利用两者之差采用最小二乘法求出波前参考源的旋转对称误差，将对称误差和非对称误差相累加求出波前参考源的系统误差。采用计算机模拟了标定算法的整个流程，当波前参考源沿光轴和倾斜轴旋转的旋转公差在±1°范围内时，采用36项泽尼克多项式进行标定的测试误差均方根值小于0.01 nm，在标定精度允许的范围内。通过模拟验证了标定算法的正确性并给出波前参考源的旋转公差范围。

相移点衍射干涉仪中参考球面波的质量取决于小孔的直径、圆度和厚度，其中小孔的直径是最主要的因素，在实际加工前，需给出小孔直径的要求。基于矢量衍射理论，分析计算了三维结构小孔的衍射。分析了在均匀的TE偏振光和TM偏振光入射情况下，小孔直径大小对衍射波面质量的影响。入射光的线性偏振，给衍射波面中引入了像散和彗差。分析计算得出，为了获得数值孔径(NA)为0.1，相对于理想球面波的均方根(RMS)偏差不大于0.005 λ(λ=13.55 nm)，强度均匀性为0.4的参考球面波，对90 nm厚的小孔选择直径大小为70 nm较为适宜。