随着科学技术不断的发展,平面微透镜阵列的制作技术日益成熟,特别是光刻离子交换技术。这种方形孔径微透镜阵列的制作是将透镜单元嵌刻在玻璃基片的内部,避免外部环境带来的影响,玻璃基片内部排列的透镜元整齐如一,并且玻璃基片的表面非常光滑,对光的吸收大幅度提高。在光学性能方面由于具有单透镜元直径小、数值孔径大、成像分辨率高、对光信息有很好的聚集、准直、分路等表现得非常出色。与传统的微透镜阵列相比,首先内部的透镜基元规律整齐减小了相邻透镜基元之间距离,大大减低了光信息的泄露;其次由于透镜基元的排列紧密使填充因子的效率增强;最后在吸收和显示光信息方面具有成像质量好、会聚精度高、抗外部环境强、损耗信息低等优点。这种微透镜阵列提高了探测器的灵敏度、微光学成像系统、光学处理器、衍射成像特性等方面的实际应用。本文着重研究方形孔径微透镜阵列产生二维叠栅条纹测量微小角度的高精度光学测量方法。叠栅条纹和微小角度测量技术的综合发展已经成为计量科学的重要部分,叠栅条纹具有对微小转动、微小扭动、微小形变等现象非常敏感,且有准确度好、灵敏高、非接触的特点,从而微小角度越来越应用于叠栅条纹而备受关注。叠栅条纹应用于微小角度测量时就是根据两微透镜阵列旋转夹角不同时,产生不同的叠栅条纹现象的原理进行的。本文主要通过简化方形孔径微透镜阵列结构,对其进行傅里叶分析和几何分析,分别推导出二维叠栅条纹节距的表达式,通过对比两者的结果相同,只是两者分析的原理不同。通过分析二维叠栅条纹节距的表达式和傅里叶光学理论推导出叠栅条纹微小角度的表达式,仿真分析不同初始夹角下的微小角度表达式,证明夹角θ<3°适合微小测量。分析三种不同尺寸结构下a<b,a=b,a>b二维叠栅条纹节距的变化规律,选取合适的实验样品。然后根据理论分析进行了实验方案设计和分析,在此基础上对a=0.3,b=0.4的实验样品实验研究,研究结果表明理论分析与实验获得的信息总体一致,达到了实验所期望的要求。对方形孔径微透镜阵列产生的叠栅效应应用于微小角度测量提供了理论和技术的支持,扩展了方形孔径微透镜阵列的叠栅效应与微小测量技术的综合发展,完善了方形孔径微透镜阵列的科学技术理论。总之,本文丰富了方形孔径微透镜阵列的动态莫尔显示机理,为微透镜阵列与相应微图形阵列叠合产生的二维叠栅条纹在精密测量、航海航天、量子通信等测量领域提供了理论依据,促进了微透镜与叠栅条纹显示技术之间的综合发展。