随着现代光学技术的发展以及复杂观测任务的增加,天文望远镜、空间望远镜等大型光学观测系统对主镜在口径、面形精度等方面提出了严格的要求,给望远镜的设计与加工检测带来了巨大的挑战。现有的主镜检测方法通常为随面形加工精度提升更换不同检测仪器的分段式检测方法,通常包括轮廓仪检测、红外干涉仪检测和可见光干涉仪检测等,不仅需要更换检测设备,而且工装调试复杂,成为制约主镜的研制能力发展的瓶颈。相位差法(Phase Diversity,PD)是一种较新的波前测量技术,其基于测量像面上光强分布通过算法恢复出待测波前,具有结构简单、对器件无特殊要求以及对点目标和扩展目标均适用等特点,并且可用于拼接型望远镜的共相误差检测,具有作用于镜面面形检测的潜在应用价值。传统相位差法采集焦面与离焦面光强进行相位恢复,只能进行单次测量,并且单通道相位差约束不充分,在噪声的影响下容易陷入局部最优解。引入自适应光学的相位差法可以实现多通道约束,提高单次测量的寻优效率,并且将待测波前看作需要校正的像差,在校正-测量的迭代中使待测波前逐渐接近平面波,提高远场图像信噪比,使测量精度得到进一步提升,在迭代结果稳定时即可得到高精度的波前测量结果。相位差法作为一种波动光学的测量技术,其测量结果通常为被折叠进一个波长范围的包裹相位并含有一定的高频噪声。在引入自适应光学技术后,在测量过程中就需要通过滤波避免噪声发生累积。首先这要求对测量结果进行快速准确的解包裹,使其恢复为连续相位,再进行模式滤波消去噪声。在以上课题背景下,本文围绕相位差法波前测量技术展开研究,主要研究内容如下:1.分析了相位差法的物理基础,以焦面和离焦面像为例详细介绍了相位差法的计算流程,并实现该方法的数值仿真实验。2.研究了相位解包裹这一相位相干测量中的关键技术,对快速相位解包裹算法进行了并行加速研究,从理论上保证了改进算法与原算法运行结果一致,并从实验上证实了该研究成果确实可以帮助运算速度提高50%。3.对平面波通过透镜成像进行数值仿真,研究了仿真中各参数与实际物理参数的匹配关系。4.开展了室内光学验证实验,深入分析了液晶自适应光学系统实验平台中的误差产生与消除办法,解决了波前测量实验中出现的不收敛问题,达到了较好的测量结果。