为完成快速、精确的外观轮廓度量，设计了一种新型纳米级精度分光路双频干涉度量系统。系统由低频差双频激光干涉度量模块和微探头及二维工作台两部分组成。微探针以轻敲式接近样品至几十纳米时，受原子力作用发生偏转，利用双频干涉模块度量其纵向偏转量，并对样品进行梳状式度量得到外观形貌。根据双频激光的实际光源，对原有双频干涉度量理论进行了改进提高。进行了系统组建和实验验证。结果表明：系统具有纳米级精度，可用于超精样品外观轮廓度量。

研制闭环控制的用于角度标定与测量的分度装置,该装置以永磁直流力矩电机驱动精密轴系主轴的运转带动角度分度盘的转动,以圆光栅测量系统检测主轴的转动角度.由电流环、速度环和位置环组成的闭环控制系统实现零误差分度定位控制.研究圆光栅测量信号处理中信号细分形成的系统非线性误差对分度精度的影响,建立误差修正模型.经检定,系统在±5°的角度范围内分度精度达到±0.2",定位重复性0.06".

本文针对较大范围的光学检测中光强分布不均匀的问题，提出了固定光学系统的解决方法：主要是通过实时地从检测信号中消除光强分布的因素，从而得到不受光强分布影响的有效信号，并通过对此信号的处理完成实际的检测任务。

和传统光谱仪相比,微型光谱仪的分辨率较低,但由于它体较小、价格便宜等优点广泛应用于许多测量、控制领域.讨论了微型光谱仪结构特点、关键技术和发展趋势;对多种微型光谱仪的工作原理和相应的工艺流程做了较为详细的总结;结合国内微型光机电系统制作工艺,分析了几类微型光谱仪的制作难点及其设计方案的可行性.探讨了在分辨率要求不太高的情况下微型光谱仪的多个潜在应用领域.