从传统横向剪切干涉图恢复原始波前必须采用两个正交方向的波前差分数据,需要调整仪器以获得两幅干涉图,测量过程复杂。为满足瞬态波前的测量要求,本文研究了四波横向剪切干涉法,可以在一幅干涉图中提取两个正交方向的波前差分数据以恢复原始波前。第一,研究了四波横向剪切干涉法的原理,提出了研究四波横向剪切法波前检测的方案,设计了四波横向剪切法波前检测光路。第二,为了实现波前分光,并提高光能量利用率,采用标量衍射理论分析了位相光栅的衍射效率,设计并研制了核心器件一棋盘型位相光栅。分析了二维位相光栅中的正交型位相光栅和棋盘型位相光栅的衍射效率,仿真结果表明,棋盘型位相光栅(±1,±1)级四支光束总的衍射效率是正交型位相光栅的4倍,实际检测结果表明光栅样品符合设计要求。第三,基于FFT法和差分Zernike法,设计了四波横向剪切干涉图的波前重构方法。FFT法用于从干涉图中提取差分波前,差分Zernike法用于将差分波前重构为待测波前。分析了差分Zernike法对几种基本像差波前的重构精度和适用的波前动态范围,仿真结果表明该方法可以用于剪切比为10%以内的四波剪切干涉图波前重构。第四,为了验证四波剪切干涉法波前检测方案的可行性,搭建了四波剪切干涉实验装置,测量了干涉仪标准镜头的透射波前,其结果为P-V值1.067λ, RMS值0.265λ,该实验值与SID-4波前传感器检测值基本吻合。另外,将棋盘型位相光栅应用到动态干涉仪中,解决了干涉分光能量不足问题,提高了干涉图对比度。