球面元件由于其优异的加工性能,在激光核聚变系统、极紫外光刻机、新一代球形惯性仪表等高端系统中仍被广泛应用。但球面元件的检测精度已成为提高球面元件加工精度与质量的技术瓶颈。因此,研究如何改善球面元件测量精度的方法与技术对于提高球面元件制造精度以及激光核聚变系统、极紫外光刻机、新一代球形惯性仪表等高端系统的整体性能具有极其重要的研究价值。本论文在国家重大科学仪器设备开发专项“激光差动共焦扫描成像与检测仪器开发及其应用研究”(编号:2011YQ040136)和国家自然科学基金仪器专款项目“激光差动共焦干涉元件多参数综合测量仪器研制”(编号:61327010)的资助下,开展了针对球面元件参数高精度测量的激光差动共焦干涉元件参数综合测量方法与技术研究,论文主要完成的创新性工作如下:建立了激光差动共焦干涉测量系统的点扩展函数和传递函数理论分析模型,分析了激光差动共焦测量与干涉测量光路的耦合影响因素、像差影响因素、定焦灵敏度影响因素等,为激光差动共焦干涉测量光路及系统的设计与构建提供了理论指导;提出了基于激光差动共焦定焦的差动共焦透镜焦距测量方法,其利用差动共焦定焦原理配合辅助标准平面反射镜实现了对透镜焦点和顶点的精确定位,再采用测长激光干涉仪精确测得焦点和顶点之间的距离,从而实现了透镜焦距的高精度测量,焦距测量相对扩展不确定度达10ppm;提出了一种利用移相干涉面形和波前畸变测量来补偿矫正差动共焦曲率半径和透镜焦距测量结果的方法,该方法利用建立的差动共焦曲率半径和透镜焦距测量传递函数模型,补偿了由测量系统波像差、标准镜波像差和被测件表面面形或波前畸变引入的测量误差,达到亚微米量级的补偿精度;参与研制成功了首台激光差动共焦干涉元件多参数综合测量系统,基于该系统开展了球面面形、球面曲率半径、透镜波前畸变和透镜焦距的测量研究,验证了移相干涉测量系统与差动共焦测量系统兼容的可行性,系统曲率半径和透镜焦距测量相对扩展不确定度均可达到10ppm。