随着自适应光学技术的发展，对大孔径波前探测的需要日渐增加。基于Mach-Zehnder干涉法的自参考波前传感器是一种基于移相干涉原理的波前探测方法，它通过干涉条纹反演波前。每个CCD像素均直接对应一部分波前，经过移相干涉后可以直接得到该部分的波前信息，相当于一个子孔径。与Shack-Hartmann波前传感器相比，在大孔径波前探测时，可以大大增加子孔径数目，增加了空间分辨力的同时降低了对CCD相机的像素数目的要求。移相干涉测量法是干涉测量法中精度最高的方法，其测量不确定度不大于λ/50。这是基于Mach-Zehnder干涉法的自参考波前探测提供了高精度探测的理论基础，这也为自参考波前传感器在高分辨力高精度波前探测开辟了广阔的空间。　　 本文研究了Mach-Zehnder自参考波前传感器的基本原理和复原算法，针对这种波前传感器的探测能力作了研究。做了大量的仿真和实验工作，为今后在自适应光学系统中的应用作准备。仿真阶段主要对针孔滤波器进行计算。在理想情况下，参考波前为标准平面波时，仿真得到了得到了很好的效果，充分的发挥了移相干涉测量法高精度探测的优势。在非理想情况下，参考波前由针孔滤波产生，在傅立叶光学理论的基础上分析了在入射波前频谱面上不同的光强分布对参考波前的影响，并做了大量的仿真分析。指出了几种特殊情况下使用针孔滤波器的限制，仿真结论对今后自参考波前传感器的发展具有重要意义。在仿真分析的基础上，对静态的像差进行了实验分析。搭建了一套基于Mach-Zehnder干涉法的自参考波前传感器实验系统，并编写了一套实验采集软件。成功的完成了对静态像差的实验探测，得到了很好的结果。探测结果与Veeco干涉仪探测的结果相比，PV值和RMS值相差均在λ/20以内，用实验证实了自参考波前传感器的高精度波前探测特性。