空间相移干涉术可以在同一时刻采集多幅相移干涉图,由此提取待测相位参数,从而实现动态目标的干涉测量。该方法在光学加工、天文、国防等领域具有广泛的应用前景,尤其在存在振动、湍流、温漂等时变因素的非稳定测量场合,其优势更加突显。实现空间相移干涉测量的关键在于将一对相干光束进行空间分光,并且同步引入等步长相位调制。现有的空间移相方法多数基于偏振相移方案,在偏振相移器的方位角误差校正、干涉图的位置配准以及综合相移误差抑制方面有待进一步研究。另外,如何在共光路结构的点衍射干涉仪中引入偏振调制是目前的难点。本文针对以上问题,围绕空间分光与同步相移两项关键技术,对空间相移干涉测量方法展开研究。为实现高精度动态测量,设计了空间分光、四象限波片阵列相移干涉方案。该方案采用二维位相光栅,将一对正交偏振光束对称分解为四对属性相同的光束对,并通过四象限波片阵列同步引入等间隔相移,由CCD单帧采集四幅相移干涉图。针对系统中相移器的方位角误差,提出了基于随机快轴方位波片阵列的空间相移干涉术,通过傅里叶分析法标定出四象限波片阵列中各子波片的方位角,将其带入光强矩阵表达式,通过求解矩阵方程精确提取相位,复原精度优于λ/100(Root-Mean-Suqare,RMS),该方法从根本上校正了相移器的方位角误差;采用位相相关算法对四幅干涉图的空间位置进行像素级配准,抑制了干涉图空间位置偏离导致的失配误差,保证了位相复原精度;研制了动态泰曼干涉仪,使用参数可控的振动装置,定量验证了干涉仪的抗振性能,抗振指标达到 200Hz·λ。为了解决共光路结构点衍射干涉仪中的偏振调制难题,实现动态干涉测量,提出了基于单方向金属线栅偏振调制方案的同步相移偏振点衍射干涉测量方法。该方案采用单向偏振调制点衍射板实现对光束偏振态的调制,通过同步位相调制探测器产生四幅相移干涉图。建立了单方向金属线栅偏振调制点衍射板的数学模型,推导了入射光偏振方向、针孔直径、点衍射板透过率三者之间的匹配关系,探索了单方向线栅调制偏振点衍射板制作工艺,获得纳秒脉冲激光针孔烧蚀方案的最佳加工参数;依据莫尔条纹原理与马吕斯定律,设计了微偏振阵列与CCD探测器精确调校方案,实现了二者的像素级配准,从而保证相干光束的空间分光与同步相移,相移精度控制在0.O1rad以内。为了保证空间相移干涉仪的综合相移精度,提出了圆载频交叠重构干涉术。在相移干涉图中引入离焦获取圆载频干涉图,结合二阶极坐标变换、时空条纹技术和频域滤波,提取待测波前,抑制了波面中的“纹波”误差,波面复原精度优于λ/100(RMS)。偏振相移方案在测量光学样品的透射波前参数时,样品材料残余应力会引入附加的相移,进而产生相移误差。为了解决这一问题,提出了非偏振相移方案的变倾角空间相移干涉方法。该方法将干涉仪的光源系统设计为正方形掩模结构的点光源阵列,由各子光源入射倾角的差异在干涉图中同步引入相移。辅以特殊设计的透镜模块,可以采集四幅在空间上分离、并且成像清晰的干涉图。建立了点光源阵列非线性相移变化的数学模型,推导了变倾角空间相移原理公式;设计研制了棋盘位相光栅,通过光栅的衍射效应生成相移可控点光源阵列,整体光能利用率达到65%;控制点光源阵列整体的垂轴位移,实现π/2等步长相移;构建了四象限透镜模块的分光与成像模型,设计制作了模压透镜模块,将其嵌入干涉仪双远心成像系统中,实现相移干涉图在空间上的分离成像。