目前，高数值孔径(NA)投影光刻物镜都普遍采用非球面元件来提升光学系统的成像质量并降低系统的复杂度，但是高精度非球面检测一直是光学检测领域的一大难题，也是限制高NA投影光刻物镜制造的关键因素。为了解决这一难题，针对高NA投影光刻物镜中的一偶次高次非球面，论述了计算全息图(CGH)相位与空间频率的关系，以及相位与空间频率的计算方法；采用点光源照明模式，详细分析了CGH设计时的关键参数的选择方法和避免CGH非工作衍射级次的干扰的方法；采用所选定的设计参数，加工制作了CGH，并用此CGH完成了对非球面的高精度检测。经过多轮加工检测迭代，最终非球面的收敛精度的均方根（RMS）达到了0.46 nm。

应用于高重复频率、高功率193 nm准分子激光器会聚光路中的针孔空间滤波器, 除了需要考虑它的材料加工难易、厚度、针孔尺寸等因素外, 还需考虑材料抗激光损伤特性。本文利用激光损伤理论中一维热流模型对无限厚和有限厚不同金属样品在高峰值功率193 nm准分子激光器照射下的损伤阈值进行了分析。结果表明: 铝材料在厚度为12 μm处比其它金属的损伤阈值高, 可达116×1010 W/cm2, 且材料易于加工。利用聚焦离子束技术加工了航空铝材料样品, 得到了厚度为12和15 μm的针孔空间滤波器样品。扫描电镜观察其具有较好圆度和内壁粗糙度, 基本满足剪切干涉仪对针孔空间滤波器的需求。

在点衍射干涉仪中小孔掩模的主要作用是通过衍射产生接近理想的球面波用于干涉测量，其直径、圆度及三维形貌对测量精度有决定性影响。介绍了小孔掩模的结构与作用原理，对小孔衍射电磁场仿真技术进行了分类比较。对国内外现有小孔掩模加工技术的发展进行了归纳总结，阐述了聚焦离子束刻蚀、电子束曝光等加工技术的加工原理、加工精度及技术特点，指出了掩模对准精度对测量重复性的影响。分析了各种检测方法及存在的主要技术问题，并对小孔三维形貌的测量技术进行了展望。

电子散斑干涉条纹的强噪声特性使其信噪比过低，常用的图像滤波方法对于散斑干涉条纹都存在一定的不足。针对散斑条纹的特点，建立了自适应滤波与小波变换相结合的组合迭代滤波方法。在对散斑条纹预处理基础上，通过选择不同的小波函数以及更改分解层次和函数中的阈值达到不同的滤波效果。经反复试验，对于不同的小波基，采用4层分解，阈值为0.15～0.3时与自适应滤波的迭代效果最好。在滤波的基础上对图像进行了二值化，并采用Sobel算子对其进行边缘提取，最终得到电子散斑干涉条纹的边缘分布图。结果表明，该方法可以有效消除条纹图中的散斑噪声，并且条纹的边缘得以较好的保留。