在单频激光干涉仪四通道信号接收系统原理基础上，提出一种采用Wollaston棱镜的四通道信号接收系统。当使用偏振分光镜的四通道信号接收系统时，由于偏振混合现象，在信号接收的过程中会增加额外的误差。而Wollaston棱镜的自然物理特性提供了更好的分光性能，从而能降低偏振混合所带来的影响，提高了信号输出质量，并能简化接收系统中的光学元件。

通过理论推导得到一个消除外差激光干涉仪非线性的理论，只要改变干涉仪的结构，也就是增加光程倍数，就可以减小激光干涉仪的非线性误差。实验证明，这个方法可以有效地减小双频激光干涉仪的各种非线性误差，不论这个误差是一阶的还是二阶的，也不论是什么原因引起的。它不仅适应于科学实验研究，而且也适应于工业精密测量应用，对纳米测试技术的发展具有实际意义。

单点式共焦显微镜由于扫描速度低，光能利用率不高逐渐被多点并行的扫描方式代替。现有的并行扫描方式同样存在一些缺点，限制了测量精度的进一步提高。本文研究了基于数字微镜器件（digital micromirror device，DMD）的多路并行共焦显微镜。利用计算机程序控制DMD芯片上微镜的偏转状态，从而对光源进行调制，形成多路光束，其作用相当于可以控制的虚拟针孔阵列。设计了基于DMD的共焦检测光路，采用分光片的方法解决了由于分光棱镜内表面反射造成的重像干扰问题。对所搭建的光路进行了深度响应曲线测试实验，并且建立了基于DMD的共焦显微镜样机。样机的测量实验结果表明：基于DMD的共焦显微镜不仅具有较高的分辨率，并且具有扫描速度快、测量范围大的优点。

研究提出了一种基于数字微镜器件（digital micromirror device,DMD）的并行三维微-纳米轮廓测量方法。该方法将数字微镜器件与共焦测量方法相结合,用数字微镜器件及其控制器替代了传统共焦测量中的照明针孔和横向扫描机构,充分发挥DMD横向分辨率高,响应速度快,数字化以及便于计算机控制的优点,对传统共焦测量方法进行了结构上的改进,大大提高其扫描速度。一系列实验结果表明,数字微镜器件可以完全替代照明针孔,从而实现对样品表面快速,精确,大范围的三维测量。

研究了基于数字微镜器件（DMD）的多路并行共焦显微镜。利用DMD产生特定的图案对光源进行调制,形成多路并行共焦检测工作模式,其作用相当于虚拟针孔阵列,可以代替现有的并行扫描方式。采用DMD作为共焦系统的并行横向扫描方式,在不损失分辨率的前提下,大大提高了测量速度。系统中虚拟针孔的大小和周期等关键参数具有程序可控制性,能够根据不同的要求对样品进行测量。解决了分光棱镜内表面反射作用对共焦成像造成的干扰问题。设计了DMD横向扫描策略。对样机进行了测试实验,取得了系统的深度响应曲线,并且成功还原了被测物表面的微结构。