基于干涉成像原理，提出了一种结构简单的轴向可调式共光路干涉成像系统的设计。该设计充分利用光路可逆性和分光棱镜的反射、折射特性，先通过棱镜将入射光分为两束平行光，一束照射到样品上被反射载物台反射作为物光，另一束则直接被反射作为参考光，然后利用上述棱镜使反射回的物光和参考光合束发生干涉。通过调整棱镜的分光层与光轴之间的夹角可分别实现不同类型的干涉。分别以傅里叶变换和三步相移范数法为例对实验获得的干涉条纹进行相位恢复，并通过对结果的分析评估了系统的性能，对设计用于生物细胞相位成像的可行性进行了论证。所设计的系统结构简单、操作方便、系统误差小，可为均质细胞的无损免标记形态检测提供一种简单易行的方法。

引力波的直接观测已开启引力波天文学的新篇章, 爱因斯坦的百年预言终获证实。空间引力波探测器使得探测01 mHz~1 Hz频段丰富的引力波源成为可能, 与地面引力波探测器互为补充, 才可实现更加宽广波段的引力波探测, 揭开宇宙早期的更多秘密。空间激光干涉引力波探测采用外差干涉测量技术, 测量间距百万公里的两自由悬浮测试质量间10 pm量级的变化量。望远镜是激光干涉测量系统的重要组成部分, 1 pm的光程稳定性及苛刻的杂散光要求, 不同于传统的几何成像望远镜。本文根据空间太极计划任务需求, 对望远镜的功能及技术要求进行了分析, 并完成了原理样机的初步方案设计, 针对百万公里远场波前分布, 分析了望远镜系统的敏感性, 同时完成了在轨光机热集成仿真, 为后面原理样机的研制奠定了技术基础。

针对大口径望远镜拼接式主镜，提出一种基于迈克尔逊干涉原理的低相干光谱干涉检测系统。应用该系统对拼接子镜间相位失调误差进行实时检测，进而对失调子镜进行相应校正，以实现拼接子镜的共面排布。子镜间相位误差通过干涉图形间的不匹配性进行提取。给出了该低相干光谱干涉检测系统的具体结构，叙述了该干涉检测系统的检测原理。针对该系统的干涉条纹对比度V及系统的最低信噪比SNR(d，B，m，i，n)进行了分析，论证了通过该低相干光谱干涉检测系统进行子镜间相位误差检测的可行性。

针对拼接式大口径望远镜主镜，提出一种基于迈克尔逊干涉原理基础上的宽带光谱(白光)干涉检测方法，对拼接子镜间相位误差进行实时检测，进而对失调子镜进行相应校正，以实现拼接子镜的共面排布。子镜间相位误差通过干涉图形间的不匹配性进行提取。应用双中心波长组合白光源来提高白光中心条纹的可见度，通过理论仿真，对不同中心波长组合的白光中心条纹可见度进行比较，结果表明：该双中心波长组合白光源系统的应用，可以提高白光干涉中心条纹的信号分辨能力，借以提高检测精度，使得该白光干涉检测系统对拼接子镜间的相位失调误差进行高精度提取。

针对大口径望远镜拼接式主镜,提出一种基于迈克耳孙干涉原理的低相干光源干涉检测系统。应用该系统对拼接子镜间相位失调误差进行实时检测,进而对失调子镜进行相应校正,以实现拼接子镜的共面排布。给出了低相干光源干涉检测系统的具体结构,叙述了干涉检测系统的检测原理,提出应用双中心波长组合低相干光源进行拼接子镜间相位误差检测,分析了系统最低信噪比。结果表明,双中心波长组合低相干光源系统,可以提高低相干光源干涉中心条纹的信号分辨能力,借以提高检测精度,使得低相干光源干涉测量系统对拼接子镜间的相位失调误差进行高精度提取。

为实现地基拼接式大口径望远镜主镜整体面形连续性,提出了一种新方法,对拼接子镜的相互位置误差进行高精度检测,并进行相关校正,从而使望远镜取得或接近于其衍射极限的光学成像质量。拼接子镜间需要进行校正的位置误差包括子镜间的倾斜误差和垂向平移误差,其中子镜之间的垂向平移误差需要被校正到100 nm以下,相当于入射光波长的几分之一。为实现此目标,在基于迈克耳孙干涉原理的基础上设计出一套相位误差检测系统,应用He-Ne激光与白光作为其光源系统,对拼接主镜子镜间相位误差进行高精度检测,同时解决了垂向平移误差的λ/2相位模糊性问题。系统的不确定度为8～10 nm,检测范围为45～60 μm。对系统的设计进行了分析,并仿真出基于该检测系统的理论干涉图形,得出理想的检测结果。