现代社会的发展对信息量的需求与日俱增，对信息的传输提出了较高的要求。星间激光通信技术由于其自身的诸多优点受到广泛重视，具有广阔的应用前景。星间激光通信技术中要求光学终端发射的半导体激光束具有高度的准直性，达到衍射极限的发散度，此时波面为衍射极限波面。光束发散度的测量可以通过其等效波面波差的测量换算得到。激光波面测试系统是地面检测和验证平台的组成部分之一，主要完成对模拟终端发射的衍射极限波面的测试。本论文针对衍射极限波面的测试进行了以下几方面的工作：　　 1.通过对现代波面测试技术的文献调研和总结，提出了基于双剪切干涉原理的衍射极限波面测试方案，给出了两种双剪切波面干涉仪结构：全视场结构和双干涉仪结构。　　 2.从理论上分析了双剪切干涉的基本原理，推导了波差计算公式，分析了相关光学和结构参数，为干涉仪的结构设计提供了依据。对雅敏横向剪切干涉、载频横向剪切干涉和双剪切干涉的最小可探测波差进行了理论研究，结果表明雅敏横向剪切干涉的最小可探测波差为一个波长左右，双剪切干涉的灵敏度最高，最小可探测波差仅为载频横向剪切干涉的1/2。此外，还对整个干涉仪进行了误差和精度分析，分别讨论了光学元件面形误差、测量误差和传递误差。　　 3.从设计要求出发，对双剪切波面干涉仪的结构参数进行了设计，给出了关键光学元件的外形尺寸、公差和加工工艺。对双剪切干涉波面测试进行了实验研究，给出了各种像差波面的数值模拟，并测试了He-Ne激光光源波面，结合两种双剪切波面干涉仪(全视场结构和双干涉仪结构)给出了相应的干涉条纹，结合实验阐述了使用双剪切波面干涉仪测试和计算波面波差的基本原则。另外，还测试了星间激光通信中激光二极管光源的波面。实验结果表明，双剪切波面干涉仪完全适合于相干长度小的半导体激光光源，实现等光程、全视场衍射极限波面的测试。　　 4.发展了双剪切波面干涉仪的应用，首先将双剪切干涉仪改装为雅敏型的相移矢量剪切干涉仪，通过矢量剪切干涉，实现对非对称光学元件和激光波面的测试，采用相移技术提高测试精度，并给出了实验验证和误差分析。另外，还对采用宽带白光光源用于双剪切干涉仪的等光程和楔板对等入射角调整进行了理论上的研究。　　 5.采用有限元方法对大型干涉仪平板的垂直支承结构进行了优化设计，通过对点支承、钢带支承和钢带一刀口组合支承的表面变形分析，表明接触角为180°的钢带支承是较好的支承方式，由此设计了一个固定支承点与浮动支承相结合的超静定支承结构。并在该支承方式下，分析了干涉仪平板轴向、径向、周向温度梯度效应，分析数据表明，平板的热弹性变形远大于自重和支承变形。因此，采取一定的温控措施，并采用平均效应的方法可以有效降低热效应的影响。