为满足点衍射干涉测量对解包算法高精度、高效以及抗干扰的检测需求。提出一种基于空洞空间卷积的相移点衍射干涉图像的相位解包方法，通过将自编码器结构和空洞空间卷积结合获得更高的相位解包精度，实现对包裹相位图像可控的多尺度特征提取。根据点衍射图像特点制作的大量多样化数据集对其进行训练和优化，从而实现准确识别包裹相位所在阶次，最终可以快速处理包裹图像得到高精度的解包结果。利用所提方法对实际点衍射干涉图像进行处理，并与ESDI专业干涉图像处理软件以及其他解包算法处理结果进行比对，结果表明：本文解包结果与软件枝切法解包处理结果均方根误差值为0.022 2 rad，面形拟合结果与软件面形拟合结果峰谷差值仅为0.012 1λ、均方根差值仅为0.004 2λ；时间效率上，完成一幅图像的处理平均仅需0.035 s，而传统方法均大于1 s。与其他方法相比，所提方法在处理包裹相位方面具有快速、高精度的特性，为点衍射干涉图像处理的高精度相位解包提供了新的可行方案。

在塔式太阳能热发电中，定日镜面形误差对镜场光学效率具有重要影响，因此需要对定日镜面形误差进行检测。定日镜一般由多个子镜拼接而成，子镜的倾斜角度误差是定日镜面形误差的重要组成部分。本文提出一种基于摄影测量的定日镜子镜倾斜角度误差的检测方法，即在已知定日镜子镜外形尺寸的条件下，利用摄影成像原理计算出定日镜子镜4个角点的空间位置坐标，进而求出子镜的法线方向，再利用所求得的法线计算出子镜的倾斜角度，最终实现对定日镜子镜倾斜角度误差的检测。本文详细阐述了该方法的测量原理，推导了计算公式，并利用平面镜与相机进行了相关验证实验。通过在不同距离下对不同倾斜角度的平面镜进行测量实验，得出测量镜面倾斜角度与实际倾斜角度的偏差约为0.1°~0.3°，实验结果表明：该方法能够较准确地检测定日镜子镜的倾斜角度误差，验证了该方法的正确性和可行性。

凸非球面反射镜在反射式光学系统中的应用非常广泛，但其面形高精度检测一直是光学制造领域的难题。为了实现小口径、深度凸非球面的面形高精度检测，提出了一种基于计算全息图（Computer Generated Hologram，CGH）的零位干涉检测技术。首先，详细阐述了该技术的检测原理和方法，给出了计算全息中补偿测试全息和对准标记全息设计过程中的技术要点；然后结合工程应用，针对口径15 mm、顶点曲率半径11.721 mm、非球面度达到72 μm的深度凸非球面，设计并制造了相应的CGH补偿元件，完成了相应零位干涉检测系统的搭建和检测实验；最后，与Luphoscan的检测结果交叉对比，验证了该检测方法的准确性。该技术为小口径凸非球面的高精度检测提供了一种有效的方法，具有显著的工程应用价值。

双波长干涉检测技术可以实现高动态范围与高测试精度的兼顾，是一种极具潜力的检测技术，用于干涉检测的压电位移机械移相技术存在着一些问题，使用全视场外差移相技术，低频差的外差光源与面阵探测器采集帧率相配合，相较于传统的压电位移机械移相技术，可以同时保证不同波长的移相精度，简化移相的复杂度，且可以方便实现多步移相。提出了全视场外差移相双波长干涉测量技术，并搭建了全视场外差移相双波长干涉测量系统，测试了在边缘最高偏离顶点球13 μm的非球面以及高度为(1.3±0.1) μm的台阶，经过实验验证其非球面面形PV测试精度为λ/3.53 (λ=633 nm)，面形PV测试重复精度为λ/77.38，面形RMS测试精度为λ/14.16，面形RMS测试重复精度为λ/919.10，台阶高度测试精度为λ/16.19，测试重复精度为λ/311.85。

为实现轴对称非球面反射镜轮廓的高精度、可溯源测量，建立了非球面测量轨迹的数学模型，提出了一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用分离式计量框架结构，有效减少了跟踪扫描模块运动对测量精度的影响；测头采用集成阵列式波片的四象限干涉测量系统，保证测头精度的同时更有利于实现复杂面形轮廓的跟踪扫描运动；设计扫描执行机构与多路激光干涉系统共基准的运动模块，实时跟踪扫描运动机构的位置信息，提高测头空间定位精度并使其测量值能溯源到“米”定义。搭建测量装置测试该方法的准确测量精度，试验结果表明，测量误差小于0.2 μm，重复性精度为70 nm，测量精度达到亚微米级。

为降低子镜促动器负载，保证拼接式主镜的面形精度和稳定性，针对子镜组件进行了一体优化设计。根据子镜组件设计要求初步确定了子镜的结构形式，基于反射镜背部三点支撑方案提出了一种开槽横梁多轴柔性支撑结构。为解决组件一体优化设计中引入变量过多，不易收敛的问题，设计了一种基于多岛遗传与梯度优化的组合优化算法。建立了以结构重量、面形精度为目标的优化模型，对子镜组件进行了一体设计、工程分析及试验验证。工程分析结果表明：子镜组件结构重量为1.74 kg，X、Y、Z三个方向上的基频均在400 Hz以上，面形精度均控制在5 nm以内。最后对子镜面形进行了检测，结果显示：子镜面形精度的RMS值为0.019λ（λ=632.8 nm），满足优于λ/50的设计要求，验证了设计和分析的准确性，表明针对子镜组件的一体优化设计方法是合理的，为空间相机反射镜支撑结构组件级一体化设计提供了新思路。

为解决时域相移小孔点衍射干涉仪中移相依赖昂贵压电陶瓷相移器，且长时间采集易受环境干扰影响的问题，提出一种基于偏振同步相移的小孔点衍射瞬态干涉检测方法。构建反射式结构的小孔点衍射干涉测量光路得到两束正交的圆偏振光，利用棋盘位相光栅分光与偏振片阵列移相，在CCD上同时获得4幅不同相移量的干涉图像，对单次采集的4幅瞬时干涉图像进行处理即可直接获得被测面形信息。搭建实际测量系统，通过基于琼斯矩阵的偏振态分析及与ZYGO干涉仪的比对实验，从理论及实验两方面验证了所提方法的正确性，多次多组实验结果表明该系统稳定，有着良好的重复测量精度。