随着地基、空间遥感探测技术的发展,高分辨率、大视场先进光学成像系统的性能需求不断增高。对角分辨率和集光能力的高需求,使得口径不断增大,并呈现复杂面形、高精度尺度比的发展趋势,使得大口径光学制造与检测面临空前挑战。干涉补偿检测作为大口径非球面能过达到纳米精度的检测手法,具有灵敏度高、测量准确度高、非接触测量等优点。而通过零位补偿器（Null lens、CGH等）或补偿光路的高精度补偿后,使得从大口径非球面返回的测试光束与小口径球面参考镜返回的参考光束发生干涉。但随着口径的增大、非球面度的增大,由于波前退化导致的成像像差已经无法通过系统的景深和焦深来弥补。而这种像差会和面形误差在传播的过程中发生耦合,进而影响检测结果。干涉相干成像像差模型从标量衍射理论出发,在理论上对非回转对称的波前退化进行推导,弥补了针对非回转对称情况下波前传播理论的不足。在传播理论的基础上,又基于微分几何原理建立了干涉相干成像像差模型,从而可以定量描述像差对最终的成像结果的影响。本文对干涉相干成像像差理论进行了研究,并结合柱面镜干涉检测对其模型与算法进行实验验证。论文的研究内容主要包括以下三个部分:1、非回转对称波前退化传递的表征理论随着光学元件的口径增大,被检镜向着柱面、离轴非球面以及自由曲面等更为复杂的非回转对称的面形拓展。为了更好探究非回转对称面形的干涉补偿检测,基于标量衍射理论,对非回转对称的次波前退化的传递函数进行推导,通过建立数学物理模型对非回转对称的理论进行完善。结合微分几何原理,通过建立细光束追迹和波前演化的混合模式,研究成像像差对干涉补偿检测的影响规律。并对标量衍射理论中的回转对称波前传递函数进行修正,使得波前传递函数满足于非回转对称的情况,也为分析成像像差对检测精度的影响提供必要手段。2、干涉相干成像像差模型的建立及其卷积核数值化基于波前退化的传递函数,结合点源微扰的思想,将面形信息与成像像差耦合的过程转换为一个卷积的过程。采用区域分层取样的邻域近似方法对调频函数（卷积核）进行数值化,通过对比各类采样方式后,最终选择高斯采样的形式来获收敛的卷积核矩阵表达式,并结合数值计算模型与仿真模型,获得干涉检测成像像差的模型。基于此模型获得退化后像面的解析形式,通过数学变换分离其相位与振幅的分布,进而推导出解析形式的仪器传递函数,来评价其成像质量。3、干涉相干成像像差的实验验证对干涉相干成像像差模型展开定量分析,设计柱面镜的干涉补偿检测实验光路,通过高斯公式计算其子午与弧矢像面位置。并在检测光路中引入十字光阑,通过改变干涉仪CCD像面位置,对子午（弧矢）方向对焦,进而改变不同方向上的离焦量,观察其光阑边缘的退化情况,获得不同情况下的检测结果与模型仿真结果进行对比,由此来定量分析与验证干涉相干成像像差模型的正确性。