根据瑞利判据,望远镜口径增大时,其成像时的极限分辨角变小,空间分辨率变高。近年来光学望远镜一直向着口径越来越大的方向发展。随着科技的发展,天文观测、遥感成像等领域对探测器的分辨能力要求越来越高。传统单口径望远镜又由于受到了当前制造技术的限制而无法通过继续扩大口径来提升分辨率。在这种背景下,利用分离式镜面结构或通过望远镜阵列组合的方式来获取更大等效口径分辨率的光学合成孔径成像技术应运而生。而所有结构的光学合成孔径系统在实现成像分辨率提升时共同面临着一个严峻挑战,共相误差,只有解决了系统的共相问题,系统成像时才能达到其设计分辨率,建造光学合成孔径系统才有意义。作为光学合成孔径系统实现共相达到分辨率提高的关键技术之一,共相误差探测技术一直受到广泛的研究,在本论文中也主要针对光学合成孔径成像系统的共相误差探测技术展开研究。论文首先基于光学合成孔径系统结构的不同对其进行分类,综述了不同类型合成成像望远镜的发展现状,并建立了统一的理论模型,研究了共相误差存在时,系统成像特性的变化。分析了共相误差的来源,归纳和总结了现有的共相误差探测技术,讨论其限制,对多谱测量这一提升共相误差探测的方法进行了分析。然后,对基于相移调制的多谱共相误差探测技术进行研究,分开阐述了其在单波长下利用相移调制技术测量相位分布的原理和利用多谱合成算法克服2π模糊,增大共相误差探测范围的原理。建立了Golay-3三子孔径共相误差探测仿真模型,结合仿真研究了方法的共相误差探测效果。其次,对基于相移调制的多谱共相误差探测技术的缺陷和限制进行分析,并针对这些问题提出了利用反解卷积消除其参考光瞳带来的影响的改进方法,结合仿真对改进后的方法进行了验证,并分析了各种波像差存在情况下改进后的方法对共相误差的探测效果。再次,提出了基于光瞳空间调制的多谱共相误差探测新方法,该方法通过开关光瞳给系统施加光瞳空间调制来获取系统的波前相位,再结合多谱测量的方法来提升其共相误差探测范围。该方法具有易于实现、实时性高、不受调制器件精度影响等优点。最后,设计了实现相移调制的多谱共相误差探测技术的关键器件:相移台,并基于相移台搭建了双子孔径合成成像实验平台,对基于相移调制的多谱共相误差探测技术和基于光瞳空间调制的多谱共相误差探测技术分别进行了实验研究,验证了这两种方法原理上的正确性和技术上的可行性。这两种方法在实验中分别实现了±8 m和±10 m范围内的平移误差探测,各自达到了18nm和24nm的探测精度。