由于非共光路误差是菲索干涉仪进行高精度检测中最重要的误差因素之一，而非共光路误差是由于非理想的光学系统即干涉仪的出射波前不理想造成的，所以为了测量干涉仪的出射波前来评估干涉仪非共光路误差的大小，提出一种利用干涉仪猫眼位置绝对测量干涉仪出射波前的方法。该方法基于干涉仪自身的面形测量功能，操作非常简单，只需要一块反射镜就能够实现干涉仪出射波前的测量。该方法通过至少三个猫眼位置的测量得到干涉仪出射波前的自身剪切数据，然后通过基于旋转平移的绝对检测算法直接得到干涉仪的出射波前的二维波前数据。实验结果表明：该方面能够实现不包括Power在内均方根(RMS)值约为15 nm 的测量精度。该方法能够准确测量干涉仪出射波前，从而评估干涉仪非共光路误差。

针对利用高精度菲索型干涉仪和旋转平均法对光学元件进行面形绝对检测时对旋转精度的要求, 提出了一种旋转误差校正模型来修正面形绝对检测中的旋转非对称项误差。首先基于经典N步旋转平均法理论, 通过泽尼克多项式给出面形误差的数学表达形式; 然后根据旋转角度所引起的误差修正泽尼克系数进而修正旋转非对称项误差; 最后用数值仿真及实验的方法验证了校正模型的正确性。在旋转角度误差为0.1°条件下的仿真结果显示: N步旋转平均法所得面形误差RMS值为真实面形的10.13%, 校正后面形误差RMS值为真实面形的6.79%; 实验结果显示: N步旋转平均法所得面形误差RMS值为真实面形的10.28%, 校正后面形误差RMS值为真实面形的5.77%。这些结果证明所提出的校正模型准确可靠, 提高了旋转平均法的检测精度。

为了实现移相式菲索干涉仪对光学元件面形的高精度测量，建立了干涉仪同步采集移相系统，并对精确移相方法进行了研究。介绍了移相系统的构成和工作原理，计算了测量过程中移相器的速度。针对PZT移相器在移相过程中会引入离焦误差，并存在加速段和减速段的问题，详细设计了移相器的行进过程。最后，对移相器的性能进行了标定。在改造后的干涉仪上开展了重复性验证实验，结果表明：干涉仪可以获得λ/11 340的RMS测量重复性。对改造后干涉仪与Zygo公司生产的Verifire XP/D干涉仪的测量精度做了比对实验，结果显示：相同元件下两者测量结果的面形RMS之差约为09 nm，表明提出的移相系统及移相方法在重复性和准确度方面都能满足纳米级面形测量的要求，为研制高精度移相干涉仪奠定了基础。

在高精度的光学元件面形检测中, 为了保证检测的精度, 必须对高精度菲索干涉仪的标准镜的自重和温度变形进行严格地控制。针对高精度菲索干涉仪标准镜的精度要求, 设计了一种新的标准镜装卡结构。采用有限元方法分析了标准镜在胶接方式下的表面变形情况, 参考面表面变形峰谷(PV)值仅为9.6 nm ,均方根(RMS) 值为2.1 nm。同时对不同环境温度下参考面的变形进行了计算得出面形的峰谷值和均方根值。最后介绍球面标准具的装配过程。