光学共焦显微镜现己广泛地应用于微机械、生物样品、材料及微电子器件的三维测量,但经典的光学共焦显微镜由于原理性限制,其分辨率与精确度远低于接触式传感器.现结合双频激光干涉仪和共焦显微镜的优点,使激光干涉共焦显微镜不仅横向分辨率高,而且使纵向分辨率达到0.1nm,扩展不确定度U95=13.4 nm,使之能测量纳米量级形位变化,而且测量值直接溯源至激光波长.

激光干涉仪和高精度位移传感器的非线性一般为1～5 nm,为了对这样的非线性进行测量, 必须使用高精度测量方法,并建立高精度测量装置.文中描述了高精度拍频法布里*.珀罗激光干涉仪,和利用它对工业激光干涉仪的非线性进行的测量实验.测量范围大于1.3 μm, 测量不确定度约为2 nm.

本文提出一种利用半导体激光器的波长调谐特性实现的可调合成波长链绝对距离干涉测量方法，针对不同的待测距离，可选择不同的合成波长链，完成对待测距离的由粗测到精测的整个过程，文中基于这种方法构建了干涉测量系统，该系统利用压电陶瓷调制的在一条直线上的两个双光束干涉仪，使待测距离被包含于一个交流信号的相位项中，从而使小数条纹的测量转化为相位测量，合成波干涉条纹的小数级次由单波长干涉信号的相位测量值计算得到。文中以外尺寸测量为例描述了实验装置，实验结果表明，在现有的测量系统和实验条件下，待测距离小于5mm时的测量极限偏差优于2.0μm。

本文在中国计量科学研究院研究的差拍法－珀干涉仪基础上，分析了其测量范围过小的本质原因，提出扩大差拍法－珀干涉仪测量范围的方法－换精锁定法，将激光频率依次锁定于法－珀腔的各个干涉级次，从而突破了激光器调谐范围的限制拓深了该系统实现大范围纳米测量的能力。

文章在中国计量科学研究院研制的差拍法布里-珀罗（F-P）干涉仪基础上，提出用密封干涉光路的真空系统方法，来消除空气折射率变化对测量结果的影响。研究了空气折射率变化对测量精度的影响关系，给出真空系统所需的真空度的估计式。并设计制作了适用于该系统的密封干涉光路的真空系统。

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.