伴随着高精度、大相对孔径的球面光学系统在红外探测成像、光刻投影物镜等领域的广泛应用，对快焦比球面元件(元件口径与顶点曲率半径之比大于1/3)的高精度干涉检测提出了迫切的需求。目前的商用球面干涉仪工作波长主要为可见光，且最高测量准确度仅为λ/20 PV。但快焦比球面元件的工作波长涉及13.5nm的极紫外到10.6μm的长波红外，且应用于光刻投影物镜中的球面元件的面形质量要求高达亚纳米级。因此需在它们各自的工作波长下构建满足相应测量准确度要求的移相干涉测试系统。针对国内首台中波红外干涉仪以及亚纳米级测量准确度的可见光点衍射干涉仪的研制，本文开展了快焦比球面元件的高精度移相干涉测试技术研究。研究内容从干涉测试装置构建、共性问题分析、系统测量准确度标定等方面分为4个主要部分。　　构建了用于红外快焦比球面元件检测的主工作波长为中波红外4.41μm的移相干涉测试系统。通过多采用无色差反射式元件，二次成像技术保证高效冷光阑效应，Qbfs非球面设计小F数红外标准球面透镜，双三角型光路布局使得干涉图测试成像和对点测试成像共享同一探测器等措施，保证了干涉装置的光谱多通道性。针对红外光学元件检测时的多光束干涉现象，分析了斐索型干涉腔中多光束干涉严格的光强分布，并证明了在一般条件下可将其近似为理想的多光束干涉艾里公式。分析了基于双光束干涉的常规移相算法在多光束干涉情况下的相位计算误差，为待测相位的4倍周期的波纹误差。基于此提出了π/4移相平均法，通过数值模拟和实验研究证明了其适用于红外光干涉测试系统中多光束干涉情况下的相位提取。　　研究了用于光刻投影物镜中最快焦比可达1/2的球面元件检测的可见光针孔式点衍射球面移相干涉测试技术。通过数值模拟和模型构建，分析了高精度移相算法和干涉仪硬件参数的选择，设计并装调了点衍射干涉成像系统，探讨了校正被测件斜反射误差的4位置平均法，提出了构建反馈光路监测针孔反射镜方位的对准方案，构建了点衍射干涉仪实验室装置，为测量准确度目标值为0.1 nm rms的点衍射干涉仪工程样机提供了理论和实验基础。　　讨论了快焦比球面元件干涉检测时移相空间非均匀性和复杂孔径波面的Zernike多项式拟合处理等共性问题。分析了由移相空间非均匀性所引入的相位复原误差中包含两种误差形式，一种误差形式为波纹误差，另一种误差形式与离焦调整误差引入的改进的离焦误差形式相同。根据误差特点，提出了基于n+k幅移相干涉图序列的波面差分算法，通过1次移相，2次拟合，同步校准了离焦调整误差和移相空间非均匀性误差。优选出9幅移相算法，采用基于13幅移相干涉图序列的波面差分算法，满足了亚纳米级测量准确度的点衍射干涉测试系统中球面移相空间非均匀性的校准。针对复杂孔径波面的拟合问题，分析了圆形Zernike标准多项式存在的各项之间相互耦合的问题，证明了采用正交Zernike标准多项式的意义。给出了复杂孔径波面上正交Zernike标准多项式的求解方法和实际求解案例。说明了在一般测试要求下，可用常规方法去除复杂孔径波面上的干涉调整误差。　　标定了用于快焦比球面元件检测的红外光移相干涉测试系统和可见光点衍射球面移相干涉测试系统的测量准确度。根据采用离轴抛物面反射镜作为准直镜的特性，建模求解了红外光移相干涉测试系统中对调整误差的限制条件:线性载频（优选竖直方向）不超过4根条纹，圆载频不超过2根条纹。采用相对测量法标定了红外光移相干涉测试系统优于0.05λ PV，0.01λ rms的测量准确度。提出了采用旋转平移法干涉绝对检验，标定点衍射球面移相干涉测试系统的系统误差，分别表述了被测件校准和系统校准两种实施方案。通过数值模拟验证了旋转平移法绝对检验可以满足点衍射干涉仪工程样机0.1 nm rms的测量准确度要求，并采用系统校准方案标定了点衍射干涉仪实验室装置，测量准确度达到0.0198λ PV，0.0034λ rms。