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.

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.

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。

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。

综述了光学方法中以频率跟踪方法，外差干涉仪，调频干涉仪，偏振干涉仪和光学光栅为代表的光学纳米测量方法，分析了它们的发展状况以及各自特点，指出建立适合纳米测量的纳米环境是目前待解决的关键问题，给出了光学纳米测量方法的发展方向在设计测量系统时应该注意的问题。

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。

本文简要介绍了纳米尺度测量概况和扫描电镜在纳米测量中的主要应用，从扫描电镜测长用标准物质，扫描电镜计量检定规程和长度测量标准方法3个方面简述了纳米尺度测量方法的标准化概况及国内外研究现状，并对纳米尺度测量未来的发展做出了展望。

本文提出了一种利用合成波长法实现的纳米测量方案，在文中分析了多波长干涉术用于小尺寸测量的基本原理，提出了共光路的设计结构，其特点是能够将测量镜的纳米量级被测位移放大到参考镜的亚毫米量级位移，从而能够利用相对低精度的测量手段完成测量，共光路的设计使系统对外界的扰动有较好的抑制能力。文章还给出了简单的验证实验。

提出一种可同时测量膜厚和折射率的新型快速高灵敏度薄膜测量方法－外差椭偏纳米薄膜测量技术，并给出了理论分析与设计、实验结果和误差分析、采用弱磁场塞曼激光器，用相位直接比较法得到０．１８°分辨率，是迄今结果最简单的新型椭偏仪设计，测量过程高速全自动化，适合于现场连续测量。理论上可达到较高的测量精度。

摘要：超精密加工的应用日益广泛，其加工精度和表面质量要求都很高，需要相应的超精密检测手段予以保证。激光干涉仪、光栅、X射线干涉仪、扫描探针显微术、电容电感传感器及F-P干涉仪等可以实现纳米测量并已经商品化；电容传感器、X射线干涉仪、F—P干涉仪等少数仪器分辨率可达或接近皮米级，但因其测量范围通常较小，在应用中受一定限制。文中针对几种实际应用比较成熟的激光干涉仪，就其应用领域、技术参数、功能特点等予以介绍。