设计具有大视场、高分辨率和微小畸变特点的工业检查用光学镜头.将检查物镜的设计与照明系统相结合,利用ZEMAX光学设计软件,对照明系统和成像系统整体进行像差校正和优化设计,利用照明的匹配、明视野和暗视野的变化来改变和提高物镜的实用分辨率.设计了具有上述特点的2.35倍光学镜头,对设计好的镜头进行公差分析、外部机械结构设计,并最终完成装校.搭建调制传递函数（MTF）测试系统,对装校后的镜头进行成像质量检验,测试结果显示,实测MTF值达到理论设计值的80%以上.

本文所述的超光滑表面无损检测轮廓仪，无需标准参考面；利用双焦干涉作非接触无损检测；利用干涉及电子共模抑制技术可有效地抑制各类噪音；计算机控制测量，即时给出表面粗糙度参数，与ＷＹＫＯ比对，结果吻合。仪器特别适合于均方根值Ｒｑ为纳米及亚纳米量级的软质金属材料及膜层表面测试。其横向分辨率为１μｍ，纵向分辨率为０．１ｎｍ。

利用数字化的干涉技术对受温度、压力、湍流等具有大畸变的动态变化场波前实现高速高精度实时化的检测是非常需要的。介绍了一种基于空间位相调制的径向剪切干涉系统，配以具有连续与脉冲光于一体的半导体泵浦固体激光器，结合一种新颖的高速图像采集同步控制系统，可以对各种连续及动态变化场波前实现共路干涉、无需参考面的瞬态、高精度的检测，波前图像采集频率在像素512×512时可达到1000帧／s以上。系统的波前重构理论都经过了计算机仿真验证，仿真精度达1／1000λ以上。与ZYGO数字波面干涉仪相比，检测结果RMS优于1／15h，并有很好的重复性；目前该系统已用于惯性约束聚变（ICF）等系统的脉冲波前检测，并且在航空航天、流体、流场的各类物理量的检测领域具有广泛的应用前景。

非球面的非零位法检测高效快速，并可实现较高精度的通用化检测。介绍了一种可用于非球面非零位检测中降低检测光波前斜率的部分零位透镜。该透镜具有较大的球差，可以显著补偿被测非球面的纵向法线像差，使得返回的检测光波前能够被探测器分辨。论述了部分零位透镜的设计过程，特别是约束控制条件以及初始结构的选取原则，并就相对口径为．f／2和．f／1．5的两个抛物面给出了设计实例。设计结果表明：该部分零位透镜可以对一定口径和相对口径范围内的非球面实现部分零位补偿。利用一系列部分零位镜将可以对较大范围内的非球面进行补偿，从而实现常见非球面的通用化检测。该研究对非球面的通用化检测具有重要意义。

任意反射面的速度干涉仪（VISAR）用来测量极高速运动的物体，但是由于探测仪器响应速度的限制，使探测仪器在被测目标开始运动的瞬间，无法分辨出移过的争纹数，导致整数条条纹的丢失。解决务纹丢失问题有多种方法，其中使用双灵敏度VISAR是一种有效方法。通常双灵敏度测试系统都使用两套独立的速度干涉仪和探测仪器，这使得装置庞大并且昂贵，同时又增加安装、调试和维护的难度。提出一种双灵敏度测试系统，只使用一套速度干涉仪和探测仪器，即单速度干涉仪上的双灵敏度系统（DSSVI）。

论述了一种新颖的原子力显微镜,它利用硅微探针的特殊结构和相关光学系统所引起的点衍射干涉现象[1]来扫描成像,因为硅微探针被用作反射型点衍射板,故光路完全共路,再结合锁相检测技术,使得该仪器抗干扰力极强且结构精巧紧凑,可适用于测试软硬不同材料样品,对软质高分子膜材料检测得到了实际的链状结构.

为了实现非球面通用化、高精度检测,提出非球面部分补偿法,并进行误差分析与处理.在光学设计软件ZEMAX中对部分补偿检测系统进行系统建模并优化,分析器件姿态误差及装调精度对重构非球面面形的影响.通过对系统误差的分析,提出基于系统建模的光线追迹与误差存储相结合的系统误差处理方法,将系统误差归为由系统建模得到检测光路的误差和由误差存储得到不含检测光路的干涉仪系统的误差.通过计算机仿真及实验证明,部分补偿检测系统采用该误差处理方法去除系统误差后,可以由逆向迭代优化重构（ROR）技术重构出更精确的非球面面形.将该非球面面形与采用无像差点法得到的面形对比,结果较吻合,均方根（RMS）精度接近0.02λ（λ为波长）.

所述的光学轮廓仪是利用双焦透镜产生的偏振光束经被检面反射后形成了一共路干涉体系，因此该干涉体系可对超光滑表面做非接触无损检测而无需标准参考面；同时，利用双通道电子共模抑制技术可有效地抑制系统的各类噪声；计算机控制测量，即时给出表面粗糙度参数，测量结果与计量用ＷＹＫＯ轮廓仪比对，结果吻合。仪器特别适合于均方程极值Ｒｑ为纳米及亚纳米量级的表面的测试，尤其是软质金属材料及膜层表面。其横向分辨率为１μｍ，纵向分辨率为０．１ｎｍ。

在轻敲模式AFM中,利用DMT模型与光探针点衍射理论结合来检测微探针的振动,并对振动信号进行频率域分析,通过检测和控制信号中高次谐波分量使针尖-样品间撞击力保持恒定.测试实验表明,该系统具有结构简单、可测不同材料的样品和对软质材料样品损伤小的优点,其测量重复性可达1%,分辩力可达1～5nm.