光学非球面在先进光学系统中有着广泛的应用，其面形和参数的高精度测量是光学非球面加工和装调的基础。从面形误差和参数误差两类被测量的角度，阐述了各种典型的干涉测量方法，重点介绍了笔者在部分补偿法、数字莫尔干涉法中取得的成果，探讨了光学非球面干涉测量的发展前景和研究方向。

为实现高精度大量程精密位移测量，提出了一种基于涡旋光共轭干涉的精密位移测量方法。通过建立位移过程中涡旋光共轭干涉图样的旋转角弧度与位移之间的数学关系，实现了对旋转角弧度的精确提取，得到了高精度的精密位移测量结果。基于该原理对测量方案进行了光学系统设计与仿真，研制了实验系统并进行了实验测试。当标准位移为20 nm时，实验测量结果的误差为25 pm，相对误差为0.13%，证明了所提亚纳米级精密位移测量方案的有效性。所提系统还可通过计量干涉图样旋转圈数进行大测量范围的精密位移测量。实验结果表明，所提方案可在30 μm范围内实现精密位移测量。

光弹性常数是玻璃材料力学性能的关键参数之一，与玻璃的化学组成和结构密切相关，已成为测量玻璃应力不可或缺的基础参数。综述了玻璃光弹性常数测量方法的发展状况，介绍了干涉法和偏光法等测量原理与方法，展望了光弹性常数在玻璃材料高精度应力分析中的应用和发展前景。

利用气体折射率与压力之间的关系，可采用激光干涉仪对气体动态压力进行非接触测量，研究了温度对激光干涉法测量气体动态压力的影响。通过量子力学角度对气体状态方程进行维里展开，建立气体压力与折射率的模型，基于Edlen经验公式进行最新修正，探究了温度对激光干涉法测量气体动态压力的影响。结果表明，在低压范围内静态压力一定时，-20~80℃范围内温度变化与气体折射率成反比，折射率的改变量约为10-6/℃，每1℃的温度变化相当于产生311.47Pa压力，温度改变对气体低压测量影响较大，应保证测量范围内温度控制优于±0.05℃，才能满足激光干涉法测量气体动态压力的要求。

相位型空间光调制器(SLM)是一种对光的相位信息进行定量调控的器件。由于制造和使用过程中的一些不确定因素, 需要标定SLM的相位调制, 即输入灰度和输出相位的响应(LUT)。本文介绍了基于自参考光路的SLM相位调制标定方法。通过在SLM上产生光栅相位, 光栅的衍射级次作为参考光, 与标定区域的光干涉、形成干涉图。利用傅立叶频谱分析技术和数字全息技术分析干涉图, 可分别对SLM的全局LUT和局部LUT进行测量标定。自参考标定方法仅需一个分束器和CMOS即可标定SLM, 同时可实现原位标定, 是一种简便高效的标定方法。

光子晶体是由介电材料周期排列构成的人工微结构,在集成光电子学、微纳光子学等领域具有广阔的应用前景。本文对多光束全息干涉法制作复式光子晶体进行了理论和数值研究,根据多光束干涉原理给出了一种复式光子晶体的光束配置,并编写了MATLAB仿真程序,仿真结果与理论预测符合得很好。在此基础上,研究了单束、两束、三束以及四束光的不同偏振组合对复式光子晶体元胞的影响规律。研究结果表明,光束偏振组合对元胞的影响十分显著,在不同的偏振组合条件下可以获得双水滴状、双圆形等各种元胞形状;当所有光束同为线偏振时,复式光子晶体具有最佳的对比度。此外,本文还探讨了入射光初相位的变化对复式光子晶体元胞的影响。研究结果对于设计具有各种元胞形状的复式光子晶体具有指导意义,并可用于物理实验教学。

光学自由曲面具有强大的矫正像差和优化系统结构的能力,被誉为现代光学系统的变革性元件。但是,自由曲面面形过于复杂,其高精度检测存在巨大的难度,这限制了自由曲面面形的制造水平,其大规模应用也受到限制。目前,光学自由曲面的检测技术主要是从非球面检测技术发展而来的。回顾了近年来光学自由曲面检测方法的发展历程,着重分析了几种典型的检测方法及其特点,并展望了自由曲面检测技术的未来发展趋势。