现有复杂面形轮廓测量技术存在测量局限性大、测量结果一致性差、面形评价的合理性无法进行判断等问题,因此需要对复杂面形的测量理论与方法进行研究,并研制相应的面形轮廓标准测量装置,以完善面形轮廓的量值统一与溯源体系。本论文“面形轮廓标准测量装置中激光干涉测量系统研究”是针对面形轮廓标准测量装置中激光干涉测量系统的关键技术开展研究。首先,研究了适用于非接触、大口径、高非球面度的面形轮廓标准测量装置结构,其采用回转式与固定桥式相结合的主机结构与基于激光干涉原理的旋转式非接触扫描测头,测头的坐标由X、Z轴激光干涉仪测量,面形测量结果溯源到SI单位“米”定义。其次,对测量装置中单频激光干涉测量系统的光路结构和布局等进行研究,设计了以标准球为参考反射镜的测量系统,针对激光干涉测头小型化、集成化的设计需求,设计了采用分束镜、波片阵列和四象限探测器的组合进行干涉光移相和光电转换的模块。最后,在对干涉信号处理硬件设计的基础上,针对干涉信号中存在的非线性误差,设计了在FPGA中利用极值法检测直流偏置误差和不等幅误差并对输入干涉信号进行修正的模块;设计了以CORDIC算法为细分方法的干涉信号处理系统,对信号处理系统中存在的半波长误差进行研究并提出了一种基于修正表的CORDIC算法相位补偿技术,以消除半波长粗大误差对激光干涉测量系统的影响;分析了用于测量装置的三轴同步激光干涉信号处理系统设计思路。在上述研究的基础上,搭建了对应的激光干涉测量实验系统。实验结果表明,课题设计的非线性误差修正模块可以使输入干涉信号的直流偏置分量消除到1m V以下,幅值比优于99%,激光干涉测量系统的静态分辨率优于1nm,在2000mm的测量范围内,标准差为48.58nm;对于以标准球作为参考反射镜的激光干涉测量系统,在30μm的测量范围内,系统测量偏差在-2nm～6.5nm之间,分辨率约为1nm;对于以标准球作为参考反射镜,测量非球面表面的激光干涉测头系统,在30μm的测量范围内,系统测量偏差在±3nm之间,分辨率约为1nm。