本文构筑了一种在同一干涉仪中可同时实现大范围和高精度纳米测量的双频激光合成波长干涉仪;针对该干涉仪的光路结构特点,提出一种新的粗精定位相结合的干涉信号同相位检测方法,实现了对不同频率干涉信号的同相位检测;实验测量结果表明该定位方法能够实现0.41nm的定位精度.

磁悬浮式微动工作台由于运动平台和驱动机构采用非接触式的磁悬浮驱动技术而易于实现大范围高精度的微运动．本文论述了磁悬浮式微动工作台驱动电路的主要性能参数、驱动方案的选择，设计了两种驱动电路，并进行了实验研究，最后根据试验结果对两种驱动电路进行分析比较。得出了满足该磁悬浮式微动工作台运动要求的驱动方法，为磁悬浮式微动工作台的整体设计及其控制提供了技术支持．

描述了激光合成波长纳米测量干涉仪的测量原理，分析了非线性误差对该干涉仪的影响，得出了由偏振光非正交、椭偏化和光学元件偏振非止交及椭偏化等对该干涉仪造成的非线性误差为偏振态误差的二阶或高阶小量。进行了激光合成波K纳米测量干涉仪和激光外差干涉仪的对比实验，结果表明激光合成波长纳米测量干涉仪的最大误差为2．1nm，优于激光外差干涉仪的最大误差7．5nm，验证了激光合成波长纳米测量干涉仪的优越性。

设计了一套干涉条纹图像实时采集处理系统.在分析迈克尔逊干涉条纹特征表象的基础上,给出了通过跟踪干涉条纹的移动量测量被测对象纳米级位移量的理论公式;提出了干涉条纹特征点的提取与跟踪算法:分段线性变换、方形窗口中值滤波和门限化边缘提取 ,给出了基于统计学原理的通过计算多条干涉条纹移动量获得被测对象纳米级位移量的计算公式.实验结果表明了该方法的有效性和实用性.

设计了一种基于双Fabry-Perot干涉仪的新型纳米测量系统，阐述了系统各环节的数学模型。针对探针与样品表面相互作用的数学模型比较复杂的特点，详细设计了基于模糊控制理论的控制系统，提出了通过控制探针振动曲线中线不变进行纳米测量的理论依据及实测方法。在此基础上，对系统进行了仿真实验，实验结果充分证明了系统设计及理论依据的正确性。

本文设计了一种基于双法布里－珀罗干涉仪，采用计算机实时控制处理，以轻拍式探针为传感器的新型纳米测量系统，描述了系统的工作原理，详细进行了系统的理论分析。提出了通过测量双法布里－珀罗干涉仪透射光强基波幅值差或基波等幅值过零时间间隔的方法进行纳米测量的理论基础，分析了轻拍式探针的振动模型，给出了检测探针振幅变化的新方法及理论依据。

磁悬浮式微动工作台由于运动平台和驱动机构采用非接触式的磁悬浮驱动技术而易于实现大范围纳米级精度的微运动。本文构建了一种新型的磁悬浮微动工作台，从理论上对磁悬浮式微动工作台的运动机理进行了详尽分析，建立了磁悬浮式微运动的电磁驱动模型，用Matlab对磁悬浮式微动工作台的运动控制进行了仿真研究，结果表明，设计的磁悬浮式微动工作台能达到纳米级的微运动。本文的研究成果为磁悬浮式微动工作台的设计及其控制提供了理论基础。

研究双法布里－珀罗干涉仪（ＤＦＰＩ）的非线性控制，在所提出的补偿环境及其它影响因素的并行硬件仿真系统（ＰＳＨＳ）基础上，进一步用描述函数方法讨论系统中主要环节，压电类器件和法布里－珀罗（ＦＰ）干涉腔的非线性问题，包括对象的非线性动态特性建模和控制系统的稳定性分析、控制器参数确定等，并且用现有装置验证了理论分析的结果。