小孔的直径影响小孔衍射波前的误差，进而会影响点衍射干涉(PDI)检测的精度。基于矢量衍射理论中的时域有限差分(FDTD)方法，精确分析了可见光情况下衍射小孔直径接近以及小于入射光波长时所对应的衍射波前相对于标准球面波的偏离误差。数值仿真结果表明，当小孔的直径为400 nm时，所对应的数值孔径为0.65的衍射波前的误差峰谷值小于1 nm，而误差均方根值小于0.35 nm。随着小孔尺寸的减小，其衍射波前的误差进一步减小。仿真结果原理上验证了小孔点衍射干涉方法用于实现大数值孔径球面的高精度检测的可行性，并为实际检测中点衍射小孔尺寸的选择提供了精确的数值依据。

针对高精度点衍射球面检测系统中金属反射介质的偏振效应，分析了不同偏振态光束在不同孔径角范围情况下所引入的斜反射波前像差。通过数值仿真，对金属反射介质所引入的斜反射相移曲线特征进行了分析，并以此为基础，提出了相应的斜反射波前像差校正方法。利用高精度球面检测中点衍射干涉仪对所提出的校正方法进行了实验验证，并给出了相关实验结果。结果表明，干涉检测系统中选择不同光束偏振态时，金属反射介质会引入不同的影响，而利用该校正方法可有效减小其斜反射波前像差，校正实验中可将波面面形偏差峰谷(PV)值和均方根(RMS)值分别由0.0452λ和0.0075λ降至0.0194λ和0.0021λ(λ为光波长)。

在干涉检测中,常用各种调制手段将被测信息加载到干涉图中,通过对检测得到的条纹图样进行分析,便可以得到被测信息。如果实验条件不允许施加任何调制手段,探测器检测得到的将很有可能是具有闭合条纹的单幅干涉图。正则化相位跟随(RPT)技术可以对单幅闭合干涉图进行相位重构,但其最主要的问题是精度过低。从最小二乘法角度出发,在经典RPT技术基础上,利用黄金分割(GS)算法对干涉图相位进行二次逼近,实现了对单幅闭合干涉图的高精度相位重构。计算机仿真结果表明该算法在保持了经典RPT算法各项优点的同时能够有效提高相位重构精度。对实际干涉图进行处理的结果与ZYGO GPI干涉仪进行了对比,结果较吻合,平均峰-谷(PV)值精度优于λ/20。

光学测试中常用非零位法来对非球面进行初步检测。由于非零位法偏离了零位条件,导致检测得到的被测非球面面形与其真实面形存在一定程度的偏差(称之为回程误差)。分析了非球面非零位检测系统中的回程误差问题,得出了回程误差与被测非球面口径、相对口径以及非球面本身面形误差均紧密相关的结论。针对回程误差的表现形式,提出了有效校正回程误差的方法。计算机仿真及检测实验结果均表明,该方法可以较好地解决非球面非零位检测中的回程误差问题。针对非球面非零位检测中回程误差问题所做的分析以及提出的相应校正方法,有利于非球面非零位法检测精度的提高和系统的广泛应用。

任意反射面的速度干涉仪(VISAR)用来测量极高速运动的物体,但是由于探测仪器响应速度的限制,使探测仪器在被测目标开始运动的瞬间,无法分辨出移过的条纹数,导致整数条条纹的丢失.解决条纹丢失问题有多种方法,其中使用双灵敏度VISAR是一种有效方法.通常双灵敏度测试系统都使用两套独立的速度干涉仪和探测仪器,这使得装置庞大并且昂贵,同时又增加安装、调试和维护的难度.提出一种双灵敏度测试系统,只使用一套速度干涉仪和探测仪器,即单速度干涉仪上的双灵敏度系统(DSSVI).

斯特列尔比SR(Strehl Ratio)是衡量一个光学系统光能强度分布优劣的重要评价指标.本文根据激光核聚变中利用修正SR模型,数学推导研究得出了波前位相及振幅信息,获取最大的 SR比的两者匹配条件:即斯特列尔比与波前振幅分布和波前位相的指数函数分布的一致性成正比关系.并对该结论进行了计算机仿真验证.实验根据一有象差波面位相与一组不同的振幅分布函数进行匹配计算:当给定波前位相分布(PV<1λ)时,则不同的振幅分布得到的斯特列尔比从0.92-0.99之间变化.实验结果表明当波前振幅分布与波前位相的指数函数分布一致性越好,系统斯特列尔比越大,并且斯特列尔比主要由波前位相分布决定.该结论说明:虽然激光核聚变中振幅是高阶超高斯型分布的平顶光束,只有当波前位相的均方根趋于零相当于一平面波时则其指数分布与振幅分布达到了好的一致性,才能得到高的SR比.

在轻敲模式AFM中,利用DMT模型与光探针点衍射理论结合来检测微探针的振动,并对振动信号进行频率域分析,通过检测和控制信号中高次谐波分量使针尖-样品间撞击力保持恒定.测试实验表明,该系统具有结构简单、可测不同材料的样品和对软质材料样品损伤小的优点,其测量重复性可达1%,分辩力可达1～5nm.

目前在扫描力显微镜中经常用到的氮化硅三角形探针本身可以作为一个基于点微射干涉的微干涉元件。本文讨论了一种根据这一原理设计的用于扫描力显微镜的干涉光探针,它利用微探针表面几何反射波与后向点衍射波之间的干涉来检测微探针的形变,其纵向分辨率达到0.01nm。