光波相位作为光信息的主要载体之一,其测量及重建技术一直是自适应光学、信息光学等许多领域的重要研究内容。而利用光学干涉进行精密测量,始终是计量测试领域中的主要方法。传统的干涉测量常常将一束参考光和一束物光波进行分光路干涉,测量稳定性易于受到环境的干扰。为此,干涉测量系统的一个目标就是尽可能设计同轴共光路的方案。本文研究并发展了两种同轴干涉测量系统:第一种是基于自干涉思想发展出来的横向剪切干涉方法,进一步利用空间光调制器的动态调控特性设计出三光波剪切干涉系统,提出了适用于三光波剪切干涉测量的相移新算法;第二种是为实现特定测量目标——纯相位空间光调制器,而设计的同轴干涉测量系统,发展了基于Pancharatnam相移干涉测量方法。本论文的工作主要围绕这两方面的理论研究和实验测量展开,取得的研究成果可以归纳如下。1.提出三光波横向剪切干涉术及其相移算法。横向剪切干涉测量是一种使待测光波与其自身的复制进行横向错位干涉的测量技术。剪切干涉无需参考光,可通过特定剪切干涉装置实现自干涉,这样的测量系统较易设计出共光路的方案。本文的创新在于,在已经发展起来的三光波剪切干涉测量系统的基础上,丰富和完善了三光波剪切干涉的相移算法。我们基于最小二乘优化思想,提出了从三光波剪切干涉图提取差分相位一般相移方法。利用这一方法,我们可以把相移步数从之前的八步减少到最低值五步,从而大大简化了测量步骤,减少了差分相位提取时的计算量。论文通过数值模拟和光学实验对这种方法的适用性进行了验证。2.基于Pancharatnam相移干涉术实现空间光调制器的相位测定。纯相位型空间光调制器是一种只对光波相位进行调制的电控光学元件,具备灵活多变的特点,近年来得到了十分广泛的应用。在干涉、全息显示、矢量光场生成、全息光镊等领域,空间光调制器作为核心器件起着关键作用。作为一种高精密的光学调控元件,由于制造工艺等原因,空间光调制器并不能达到完全理想的相位调制。因此对空间光调制器的相位调控特性进行精密测量和标定,是空间光调制器实现精确调控的前提条件。相移干涉可以用于这种测定,但通常相移干涉所利用的相位是动力学相位,其相移值决定于光程的改变,从而易于受到环境扰动的影响。光波中的另一种相位是Pancharatnam相位,只跟偏振态有关。这种相位又被称几何相位,是指系统状态(如光场的偏振态)演化过程中获得的除动力学相位之外的额外相位,其大小决定于在态参数空间演化所经历的几何路径。通过偏振光学元件改变Pancharatnam相位值,发展出的Pancharatnam相移干涉测量法,可以克服动力学相位相移法对环境稳定的苛刻要求。在本项工作中,我们针对商用空间光调制器的特点,基于Pancharatnam相移原理,设计出共光路的干涉测量方案和相位提取方法,可以精确地测定空间光调制器的相位调制特性。实验测量验证结果以及与其它测量方案进行的分析对比都表明,我们的测量方法具有更好的适用性和稳定性。