波前测量技术在现代物理学、天文学、生物医学以及工程技术等领域发挥着越来越重要的作用。横向剪切干涉波前测量技术具有不需要参考面、对振动不敏感、测量动态范围大等优点，在高能激光技术、天文观测、眼科学、光学测试等领域得到了广泛的应用。与普通的干涉法波前测量技术直接测量待测波前不同，横向剪切干涉技术直接测量的是待测波前在剪切方向的差分（差分波前），因此需要从差分波前中重建待测波前。波前重建是横向剪切干涉波前测量的关键环节，其研究和发展对横向剪切干涉技术的发展和应用起着重要的促进作用。波前重建技术一直是横向剪切干涉波前测量技术领域的研究热点。　　模式法和区域法是横向剪切干涉波前重建的两类重要方法，本文针对基于Zernike多项式的模式法和区域法在实际应用中存在的一些问题开展理论与仿真实验研究，主要包括以下几项工作:　　1.对Rimmer-Wyant重建方法进行理论分析，基于分析结果提出一种数值正交变换Zernike多项式模式法。Rimmer-Wyant方法是一种典型的基于Zernike多项式的模式法，该方法以Zernike多项式作为差分波前基函数。本文通过对Rimmer-Wyant方法进行理论分析，研究残余高阶项对低阶项重建的耦合影响。根据耦合分析结果，提出一种新的基于Zernike多项式的模式法，即数值正交变换法。该方法以Rimmer-Wyant方法为基础，以在差分波前离散测量点上正交的数值多项式代替Zernike多项式作为差分波前基函数，降低残余高阶项对低阶项的耦合影响，提高波前重建精度。　　2.对四种典型的基于Zernike多项式的模式法开展比较研究。Rimmer-Wyant方法、椭圆正交变换法、数值正交变换法和差分Zernike多项式拟合法是四种典型的基于Zernike多项式的模式法，四种方法的主要区别在于差分波前基函数不同。本文首次对这四种方法的重建精度、噪声性能、适用范围等进行综合量化分析。分析结果表明差分Zernike多项式拟合法最有效，因为其重建精度最高、实现难度最低，并且适用于一般光瞳形状。该结论为实际应用中横向剪切干涉波前重建技术的选择提供了量化依据。　　3.提出一种新的基于线性插值法赋初始值的高空间分辨率区域法波前重建方法。现有区域法存在重建空间分辨率低或测量过程复杂等问题，本文通过与剪切量相关的系数矩阵建立离散的差分波前和待测波前之间的关系方程组，以给待测波前赋初始值的方式将系数矩阵拓展为列满秩矩阵，通过对测量的差分波前进行线性插值计算初始值，并通过最小二乘法求解拓展后的线性方程组。该方法重建波前的抽样间隔不受剪切量的限制，并且只需要在正交方向上分别进行一次测量，因此在实现高空间分辨率波前重建的同时简化了测量过程。　　4.提出一种新的模式法与区域法的混合重建方法，并将其与模式法和区域法进行综合性能比较研究。以线性插值法计算初始值的高空间分辨率区域法在剪切率较大时重建误差较大，所提出的混合重建方法以模式法的部分重建结果作为初始值进行高空间分辨率的区域法重建。该方法与模式法相比，不损失待测波前的高频分量;与区域法相比，重建对剪切率的变化不敏感;而且，混合方法的重建精度以及Zernike系数精度高于模式法和区域法。