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。

双脉冲激光诱导等离子体在激光加工、元素检测、材料去除等领域有广阔的应用前景和发展空间，对其进行诊断具有重要意义。针对延迟双脉冲激光诱导铝等离子体的作用效果和影响机理，采用双波长干涉法对其时间演化规律展开研究。基于马赫-曾德尔干涉仪搭建了双波长干涉诊断系统，得到了双脉冲激光诱导等离子体干涉图。通过对干涉图的处理和分析，得到了等离子体电子密度随双脉冲激光延迟时间的变化规律。结果表明，随着双脉冲激光延迟时间的增加，第二束脉冲激光对等离子体电子密度的增强效果先加强后减弱。其中，双脉冲激光延迟时间为10 ns时，对等离子体电子密度的增强效果最强，在30 ns时刻，其中心区域平均电子密度可达6.49×10¹⁹ cm⁻³，相较于同等能量单脉冲激光诱导等离子体提升了26%。同时研究了延迟时间对第二束脉冲激光作用机制的影响。研究结果为双脉冲激光诱导等离子体的优化方向提供了参考。

作为测量的精度来源，双波长干涉显微镜的光波长需要精确标定以溯源至长度基准。本文提出了一种基于两个光波长之间关系、波长与长度基准之间约束的标定方法。理论分析得到了表面重构误差与波长误差之间的关系，认为表面跳变与高度对两个光波长具有足够的约束自由度，并基于理论分析提出了一种双约束的标定方法。该方法通过测量斜平面与标准高度台阶，分别约束了两个光波长之间的比例关系与算术关系，然后通过求解两个约束关系能够确定光波长。仿真结果表明，双约束标定波长的精度可达到0.1 nm。经过本文方法标定的双波长干涉显微镜，测量微沟槽深度的精度可达到0.5 nm。本文标定方法仅需一块标准高度台阶，为干涉显微镜提供了一种简单的高精度波长标定方法，并可以推广应用于双波长数字全息、三波长干涉等技术。