为探究双涡旋光干涉图样对微测量精度的影响，基于双涡旋光干涉原理，提出一种测量涡旋光自干涉图样的方法。分析了双涡旋光干涉图像的影响因素，设计并搭建了测量双涡旋光剪切干涉图样特性的光学系统。通过采集同一条件下物体移到不同距离后的双涡旋光干涉图像，利用图像相关法计算分析涡旋光相位奇点位置与拓扑荷数对双涡旋光干涉图像的影响，将实验结果与理论值对比发现条纹倾斜角和宽度分别为0°和0.1714 mm时，两相位奇点像素位置分别为（351，251）和（151，251）、拓扑荷数为1的双涡旋光干涉图像测量偏差值最小，即两光束相位奇点位于图像中心且连线方向正交于条纹方向的低拓扑荷数双涡旋光干涉图像更适用于微测量领域。

为了使远场相干光斑分布及干涉图样的条纹间距和条纹对比度满足激光主动相干探测的要求, 对基于马赫-曾德尔干涉原理的相干光发射装置发出的相干高斯光束在远场的扫描相干光场分布特性进行了分析, 推导了高斯光束远场扫描相干光场的解析光强分布公式, 得到了高斯光束远场扫描干涉图样。利用物理光学相关原理推导了远场的相干光光程差、干涉图样的条纹间距以及条纹对比度的表达式。数值仿真分析了马赫-曾德尔干涉光发射装置的分束镜旋转角度、探测距离和扫描角速度对远场相干光强分布特性的影响, 得到了这几个物理量之间的定量关系。结果表明, 远场扫描相干光强分布主要受到分束镜旋转角度、探测距离和发射装置扫描角速度等参量影响; 干涉光发射装置的分束镜旋转角度同时影响远场接收屏上干涉图样的条纹间距及条纹对比度。该研究结果对实际探测中如何选取分束镜的旋转角、使其在满足条纹间距目标尺寸要求的前提下, 适当调节旋转角度, 获得尽可能大的条纹对比度是有帮助的。

针对光学系统像差的判定问题, 提出从理论上对各种像差的剪切干涉图样进行仿真分析。此分析依据波像差理论, 结合剪切干涉在像差测量中的应用, 建立波像差与干涉条纹的联系, 采用计算机仿真手段对光学系统各种像差的典型剪切干涉图样进行了模拟, 包括初级像差和二级像差。仿真结果表明, 各种初级像差和二级像差均有其各自的典型剪切干涉图样, 根据特征图样可以直接判定主要的像差种类。研究所得出的各种像差典型干涉图可为判断光学系统存在哪种像差提供参考与依据。

利用电磁理论，研究了多光束激光干涉图样的产生原理，结合计算机数值模拟和相关实验结果，分析了干涉图样的影响因素。研究结果表明：多光束激光干涉图样可以看成是多组余弦分布的平行线条纹的叠加；相干光束的偏振方向、入射方向、光束间相位差是干涉图样的重要影响因素，改变这些因素，余弦分布的平行线条纹的振幅、位置、周期和方向发生变化，图样也随之变化。

提出并演示了一种由两光纤构成的杨氏干涉解调系统的全光纤低相干光纤位移传感系统。该技术从根本上避免了光源频率、光强的波动,及光在传输过程中由系统带来的损耗、光的偏振方向的改变引起的信号衰落问题。其结构简单,易于调整,测量分辨率可达0.054 mm。