为实现高次非球面的高精度检测与确定性加工，从高次非球面检测的零位补偿器设计和干涉检测图的投影畸变校正两方面出发提出了具体的解决方案。首先，基于三级像差理论与PW法推导了高次非球面三片式补偿器初始结构参数计算公式。针对有效口径314 mm、F/0.78的8阶偶次非球面，将基于公式获得的初始结构参数代入光学设计软件进行缩放、优化后获得PV=0.009 6λ、RMS=0.001 2λ（λ=632.8 nm）的补偿器设计结果，公差分析结果表明此设计满足高次非球面λ/50的检测精度要求。进一步地，针对基于零位补偿器的干涉检测图存在畸变的问题提出了一种校正方法，该方法采用零位补偿器的成像畸曲线数据确定干涉图的畸变规律，利用畸变零点求解算法确定畸变中心，结合畸变规律与畸变中心点坐标进行逆向求解实现干涉检测图畸变的快速校正。采用本文所提方法对零位补偿检测结果进行畸变校正，基于畸变校正结果对非球面进行了6次磁流变抛光后，面形RMS由0.270λ收敛至0.019λ，验证了该畸变校正方法的有效性。

介绍了一种基于定量相位显微（Quantitative phase microscopy，QPM）法、Brace-Köhler补偿器（Brace-Köhler compensator，BKC）法与机器视觉技术的多芯光纤综合参数测试系统，并利用该系统获得了七芯光纤的折射率分布与几何结构，单模光纤的内应力分布图。采用横向测量方式的QPM法避免了截断光纤造成的损坏，采用改进的BKC法优化了光延迟量的获取方式，结合机器视觉技术，实现了多模块、高空间分辨率、快速准确的光纤参数测量，其中相对折射率差的精度约5×10⁻⁴量级，单模光纤内应力测量分辨率约0.5 MPa。通过与既有的光纤产品技术指标对比，证明了该系统具有测量准确性，测试结果为多芯光纤在传输和传感等多领域的应用提供了数据支撑。

应用于航天遥感领域的高光谱分辨率傅里叶变换光谱仪, 多采用分束器补偿器的方案实现分光。 由于光学器件的加工误差, 实际应用的分束器与补偿器厚度并不能达到理想的完全匹配, 当分束器与补偿器的厚度不匹配时, 由于厚度误差引入的光程差会在视场内产生干涉条纹, 进而影响光谱仪的调制度并降低其信噪比。 为满足航天遥感高信噪比的要求, 需要根据性能要求对分束器与补偿器的厚度误差范围进行限制, 即分束器补偿器厚度匹配设计。 通过理论分析方法建立了引入厚度匹配误差的附加光程差计算公式, 以及视场范围内的光谱仪干涉信号强度计算公式, 并通过Zemax建模仿真直观显示了由于分束器与补偿器厚度匹配误差导致的视场内干涉条纹信号, 给出了光谱仪调制度随厚度匹配误差增加而下降的变化曲线。 分析了视场范围在厚度不匹配条件下对调制度影响的增强效果, 发现扩展光源的入射角变动受视场角影响, 入射角变动越大导致光程差变化量越大, 进而引起调制度的下降越大; 分析了光源波数与计量激光波数不同条件下, 由于器件折射率变化导致的色散效应对厚度不匹配影响的增强效果, 发现厚度不匹配误差越大色散相位差越大, 要恢复明确相位需要限制厚度不匹配误差使其引起的色散相位差小于2π。 通过理论分析, 建立了分束器补偿器厚度匹配设计准则, 提出先通过光谱仪光谱范围和计量激光器参数限制分束器补偿器厚度不匹配误差, 再导入光谱仪设计参数计算厚度不匹配误差与调制度关系曲线, 根据调制度要求进一步限制厚度不匹配误差。 通过该设计准则, 可以提出傅里叶变换光谱仪的分束器补偿器厚度不匹配公差范围, 指导分束器与补偿器的工程设计。