提出了一种基于圆盘旋转光栅调制的傅里叶变换光谱仪(FTS),光栅同时实现了分束和外差调制的功能.分析了三种实现分光的方案,通过对三个波长分别为670 nm,633 nm和532 nm的激光进行了频谱测量实验,结果表明该光谱仪具有良好的稳定性和抗干扰能力,经调制后测量灵敏度倍增20倍,尤其适用于微弱信号测量和近红外领域.

用横向塞曼激光作光源构成的Ｄａｍｍａｎｎ光栅多普勒干涉仪有利于降低热膨胀影响，测量过程中干涉臂长不变、便于克服折射率漂移，具有０．７ｎｍ分辨率。分析了光栅退偏效应的影响，与差动双频激光干涉仪进行了比对。实验结果表明，光栅间距光学８细分等间隔，当光栅栅距为２０μｍ时其测量非线性误差不超过２５ｎｍ。

提出了一种基于横向塞曼激光器的新的滚转角测量系统.该系统在已有技术的基础上,将测量放大倍率又扩展了4倍,从而大大提高了滚转角的测量精度.系统以横向塞曼激光器出射的正交线偏振光作为测量光,首先经1/4波片将线偏振光变成微椭圆偏振光(即进行微椭偏化),然后测量光通过作为传感器的1/2波片,由直角反射镜将光路折回,使测量光再次通过作为传感器的1/2波片.由于直角反射镜提供了合理的坐标变换,所以使得测量光在两次通过1/2波片时,偏振方向的改变被叠加了,相当于被测量的滚转角放大了4倍.最后测量光经检偏器合成,再用光电探测器接收.由测量光的相位变化可以求出工作台的滚转角变化.在整周期内,测量光的相位变化与滚转角成非线性关系,但在特定的角度上会出现线性很好的滚转角测量灵敏度倍增区.采用这种方法,测量放大倍率可以达到200倍

基于相位测量的外差干涉系统以其信号处理方面的优势在光学计量领域得到了广泛的应用.介绍了采用机械调制方法的差动单频干涉系统的干涉信号小数级次的相位测量实现方法.针对机械调制干涉系统的信号有相位跃变点且周期不均匀的特点,提出了利用外触发信号对干涉信号进行整周期截取而后再鉴相的方法.研制了基于FPGA的外触发式差动数字鉴相系统.实验测试表明,该鉴相系统在信号频率为300 Hz～10 kHz范围内达到的指标为:示值稳定性优于±0.015°,极限偏差小于±0.07°.

柔性铰链精密定位工作台具有直接传动、无摩擦、结构紧凑、重量轻、刚度好及分辨率高等优点.设计了一种具有较大传动比的定位工作台,介绍了其系统结构和工作原理,并对刚度性能作了分析.利用双频激光干涉仪对压电陶瓷驱动下的工作台特性进行了测量.结果表明,该工作台具有纳米级的分辨率和定位精度.

基于表面等离子体共振(SPR)的纳米定位装置可以实现纳米级的定位分辨率和重复性.通过设计特殊四面体棱镜,使四面体棱镜第一个反射面的入射角等于SPR的共振角,在该反射面上镀上金属膜,后面放置光纤探头构成SPR定位指零装置,实现了纳米定位装置和干涉仪系统的集成.干涉仪测量前利用SPR纳米定位系统确定一个零位,当发生漂移时回到定位零点进行读数校正,就可以减少干涉仪的漂移误差.建立了集成纳米定位装置的干涉仪系统.实验表明,干涉仪的测量不确定度从70 nm减小到10 nm,提高了系统的测量精度和稳定性.

在线检测硬盘磁头飞行高度（FH）是高密度磁存储技术商品化的重要环节。提出了一种对称共路双频外差干涉测量硬盘磁头飞行高度的方法,用于在线检测磁头飞行高度瞬态调制变化。采用横向塞曼激光器作为外差光源,结合高速相位测量技术,可实现对磁头飞行高度高分辨率（0.1 nm）,高采样频率（100 kHz）直接在线溯源测量。通过对称布局的两路差动干涉仪结构,系统能自适应补偿环境振动等扰动引入的随机误差以及盘片复杂运动引入的阿贝误差,还可兼容透射式玻璃盘片模拟条件下的硬盘磁头飞行高度的测量。结果表明,当盘片的偏摆在1.2μm时,系统可清晰描述小于10 nm的飞行高度调制现象。

提出一种融合共焦显微技术和偏振干涉技术的偏振干涉共焦显微测量方法.利用共焦技术进行准确的焦点定位,以获得最佳的测量光斑;同时,利用照射到台阶边缘的不同偏振方向(平行和垂直于台阶边缘)的线偏振光反射后产生的相位变化不同这一特性,进行边缘定位.相位变化是利用外差干涉测相的方法得到的.这一系统完全符合共光路原则,有很强的抗干扰能力.利用该系统对标准线宽样板进行了测量,测量结果与中国计量科学研究院用原子力显微镜测量的结果,以及厂商提供的可溯源到美国NIST光学线宽标准的测量值都符合的很好;还对同一刻线进行了5次重复性测量,其极限偏差为20 nm.