微小表面的几何参数对光学零部件成像质量起着决定性作用。微小表面的特点是口径小,采用常规干涉仪对其表面的几何参数无法实施精确测量。论文采用显微干涉术,以表面面形、球面曲率半径、光纤连接器端面顶点偏移和光纤高度为研究对象,分别从三个方面就测量方法及其中关键技术进行了系统研究:条纹法、移相法和虚光栅移相莫尔条纹法。对于条纹法,在单幅干涉图自动识别与处理基础上,着重研究了由全部细化条纹信息测量曲率半径的非线性迭代算法,较好地克服了单幅干涉图分析法受噪声影响较大的不足。对于移相法,研究了由多幅干涉图通过相位复原测量表面面形和曲率半径的方法。针对传统解包算法受噪声影响不能正确解包的问题,给出了基于路径优先搜索的相位解包改进算法,通过对由实际干涉图得到的包裹相位的展开运用,结果表明,该算法在含有噪声和大块无效区域情况下,均能得到正确的相位展开结果。针对移相误差对曲率半径测量的影响,论文将常用算法对移相误差的敏感性作了比较,得出重叠四步平均算法对移相误差更不敏感、曲率半径测量误差更小的结论,同时通过实验验证了该算法测量曲率半径的可行性,为测量曲率半径时移相算法的选取提供了有价值的依据。对于虚光栅移相莫尔条纹法,研究了利用一幅干涉图通过相位分析测量微小表面面形和曲率半径的方法及有关关键技术,并进行了实验研究。基于移相干涉方式,论文研究了光纤连接器端面顶点偏移和光纤高度的测量方法。对于顶点偏移,在结合移相干涉和显微图像处理的测量方式基础上,针对普通的顶点一纤芯测量法需要配备精密轴线倾斜调整装置以保证测量精度的苛刻条件,提出了用旋转π法辅以普通五维调整架进行测量的方法,通过对两种方法下误差规律的比较和测试结果比对,验证了旋转π法同样可实现精确测量的可行性,大大降低了测量顶点偏移时要求的测量装置的高成本。论文基于Linnik型干涉显微镜,改进设计了一套PZT移相数字式显微干涉系统;对产生移相误差的关键部件-PZT移相器进行了非线性测量和校正技术研究;采用载频移相干涉术测量了显微移相系统的误差,得到误差波面的峰谷值为λ/10.37。运用显徽移相系统,论文对所有理论算法进行了实验研究,并给出了测量(或比对)结果。