相移式横向剪切干涉测量技术是一种实时提取干涉图信息、直接测量波面相位分布的光学测量方法，采用该技术使光学非球面元件的面形测量精度大大提高，并且实现了波面的实时显示。本文针对相移式横向剪切干涉对振动敏感的问题，提出了相应的改进方案，并进行了仿真和实验研究；对剪切干涉图的计算机处理方法和软件系统进一步完善。主要内容如下： ⑴运用琼斯矩阵推导了三种瞬时相移干涉测试方案的基本原理，在比较它们的优缺点和可靠性的基础上，选用光栅分光、波片相移方案对相移式横向剪切干涉装置进行改进。该方案采用二维正弦光栅产生衍射分光，选取对于理想光栅衍射效率一致的（±1，±1）级衍射光作为测量光路，使之通过一偏振相移阵列，从而形成相位相差90度的四幅相移干涉图，而且采用一个CCD相机对四幅干涉图同时进行采集。对改进后的测量系统进行了数值仿真，并搭建了实验系统。在搭建的实验系统上进行了二维光栅的衍射分光特性实验、波片相移特性实验和时间偏振相移干涉实验。实验证明，改进后的装置可以实现瞬时相移干涉。 ⑵探讨了基于虚拟剪切的干涉图处理方法，发现这种数据处理方法在相移式横向剪切干涉测试中并不适用；根据虚拟剪切的处理思路，分析了调整误差对波面处理结果的影响，提出了一种消除调整误差的方案；从Zernike多项式进行波面拟合的角度，得出剪切量的大小与测试光束口径的关系。 ⑶分析了瞬时相移横向剪切干涉装置的误差来源，并详细分析了光强畸变和相移误差对测量结果的影响。采用Visual C++开发工具完成面向对象的Windows应用程序开发，实现了相移器的实时标定和剪切量的自动获取，并完成了非球面测试的一维处理程序和二维处理算法。