研究了激光外差干涉仪中存在的频率混叠现象、误差形成机理和变化规律，重点分析了在共光路外差干涉仪中由激光光源的椭圆偏振化和Ｗｏｌｌａｓｔｏｎ棱镜的安装方位角引起的频率混叠误差的大小及变化规律，对进一步提高共光路外差干涉测量精度具有现实意义。

为检测微弱超声振动信号，设计了一个具有较高检测灵敏度的光学外差干涉系统。采用相干性高的线偏振光作为光源，提高了有效干涉强度;利用光阑消除光学噪声，并有效控制回授光对光路的影响；最后，以1级光作为参照光，使光路调节简单易行。实验结果显示，用主频为62．42kHz、幅值为74V的方波信号激励超声探头作为振动信号源时，测得的振动信号频率和幅值分别为62．38kHz和76．4mV，表明该系统能满足微弱超声振动检测要求。

文章概述了国内外双频激光干涉仪产品的现状,介绍了近年来双频激光干涉仪向高分辨率、高精度、高测速等几个方向的发展趋势.

提出了一种共光路外差干涉测量模拟磁头磁盘静态间隙的方法,该方法以低频差横向塞曼双频激光器作为光源,采用专门设计的双折射透镜分光和相位测量技术,实现了对光波半波长的3600细分,从而使测量分辨率达到0.1 nm.原理实验结果表明,该系统在无恒温的普通实验室条件下,1 h内稳定测量实验结果漂移小于4 nm;利用压电陶瓷(PZT)微动工作台(步进分辨率1 nm)驱动反射镜(模拟磁头)产生位移,在1μm范围内与该系统测量结果进行比对,得到线性相关系数优于0.9998.

提出了一种基于高频相移电子电路驱动的压电陶瓷执行器和外差式迈克尔逊激光干涉仪的纳米位置控制方法，该方法结合双轴机械传输导轨组成了高精度大量程纳米定位系统。系统实现步长为4.945 nm的直线位移，步长的相对不确定度为1.6×10^-9,1 μm行程误差重复性为0.1 nm，5 mm往返行程误差重复性为0.4 nm。该方法对纳米技术与计量界在纳米刻度上的操作控制都是很有用的。

基于对外差干涉测量信号和参考信号进行光滑滤波处理的方法,提出了一种外差式激光干涉仪非线性误差修正方法.在实验系统中,采用混频技术将两路光频信号降低到通用数据采集系统频率范围内进行同步双通道实时采集;采用改变光传输介质折射率的方法模拟产生纳米数量级微位移.实验结果表明,所提出的修正方法使实验用外差干涉仪测量不确定度由20 nm降低到10 nm.

Zeeman双折射双频激光器能够输出3～40MHz频差的双频激光，可用作高测速双频激光干涉仪的光源。针对这种激光器的特点，以频差约7MHz的Zeeman双折射双频激光器为干涉仪的光源，建立了中频差双频激光干涉仪测量系统。经过与商用HP5528A双频激光干涉仪的比对测量实验得出，中频差双频激光干涉仪实验测量系统测量线性度小于0．002％，测量的标准不确定度小于0．1μm，证明了中频差双频激光干涉系统的可行性和针对这种光源采用的设计方案的正确性。

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。

共光路外差干涉仪具有很高的分辨率,但因为安装、调试误差会产生非线性误差,影响系统的测量精度.着重分析了在共光路外差干涉仪中由激光光源的椭圆偏振化和沃拉斯顿棱镜的安装方位角误差同时存在的情况下,引起的频率混叠综合误差的大小及变化规律.结果发现其造成的非线性误差可达2.2 nm,同时还发现两者造成的误差在某些情况下存在一定程度的相互抵消作用.讨论了提高测量系统精度的有效措施,对正确设计和调试激光外差测试系统、提高测量系统精度具有重要意义.

为解决在纳米级分辨力激光外差干涉测量中，由于倍频计数限制引起的在大量程条件下测量分辨力难以提高的难题，提出一种新颖的基于锁相环倍频和相位解调技术相结合的整数、小数结合计数式检测方法。该方法采用数字电路式对顶、错位脉冲消除预处理法得到外差信号的整数相位，再采用高分辨力的鉴相方法获得小数相位，并实现整数、小数相位的正确结合。实验和分析结果表明：采用该方法的激光外差干涉测量系统，动态测量分辨力达到10nm，与HP5528在1．2m的测量范围内比对测量结果的差值小于0．09μm，静态测量相位分辨力为0．011°，对应的静态测量分辨力优于0．1nm。应用提出的测量方法，为大范围高分辨力的动态位移测量提供一种有效的技术途径，同时，提高了激光外差干涉系统的测量分辨力。