在双波长半导体激光(LD)正弦相位调制(SPM)干涉仪中，通过注入电流调制LD波长的同时，光源的输出光强也被调制，影响了测量精度。提出了一种新的双波长LD SPM干涉仪，通过对干涉信号进行处理，得到与干涉信号相位相关的线性方程组，利用该方程组精确计算相位，消除了光源光强调制的影响，使测量误差由6 μm减小至1 μm，并利用该干涉仪与波长扫描技术相结合实现了绝对距离的测量，当待测距离为60~280 mm时，测量结果的重复性为1 μm。

表面形貌干涉测量技术是一种高精度的非接触式测量技术,在工业生产和科学研究中具有广泛的应用。提出一种实时测量表面形貌的正弦相位调制干涉测量新技术。该技术用激光二极管作光源,用自制的高速图像传感器探测干涉信号,通过信号处理电路实时解相得到被测表面所对应的相位分布,实时分析相位获得物体表面形貌。该技术消除了光强和部分外界干扰的影响,提高了系统的测量精度。楔形光学平板表面形貌的测量结果表明,测量点为60×60个的情况下,测量时间小于8.2 ms,重复测量精度(RMS)为4.3 nm。

在激光二极管(LD)正弦相位调制(LD-SPM)干涉仪中,通过注入电流调制激光二极管波长的同时,光源输出的光强也被调制,成为测量误差的主要来源之一。提出一种新的消除激光二极管正弦相位调制干涉仪中光强调制影响的干涉仪,给出了具体的理论分析。该干涉仪采用全光纤结构,有效减小外界干扰对干涉测量的影响;采用容易实现的前置信号处理电路和实时相位检测器对干涉信号进行处理,消除了激光二极管光强调制产生的测量误差;同时实现了物体微小位移的高精度实时测量,测量的重复精度达到1 nm。实验结果与其他消除光强调制影响的方法测得的结果基本一致,验证了该方法的实用性。

在正弦相位调制(SPM)干涉仪中,若调制频率或者采样频率发生变化将使干涉信号出现频谱泄漏,减小了谐波分量的幅值,在测量结果中引入了误差。对频谱泄漏的产生及其对测量精度的影响进行了理论分析,获得了频谱泄漏引入测量误差的计算方法。实验测得频率漂移量在-0.3～0.3 Hz内,得到的频谱泄漏引入的误差为0.3～7.9 nm,当超出这个范围时,频谱泄漏误差将迅速增长。实验结果与模拟分析结果一致。

正弦相位调制(SPM)干涉测量技术用于表面形貌测量时, 需要帧速高于300 frame/s的图像传感器, 同时要求调制信号频率与图像传感器帧速成确定的整数倍关系。提出一种基于低速CCD(30 frame/s)的帧速可调的高速图像传感技术, 通过控制每帧像素总数提高CCD帧速, 研制出一种高帧速图像传感器, 帧速可达300～1600 frame/s, 且每帧大小连续可调。将该CCD传感器用于正弦相位调制干涉泰曼-格林干涉仪, 测量镀膜玻璃板表面形貌, 当CCD图像传感器的帧速与调制信号频率呈16, 8, 4倍的关系时, 得到玻璃板表面形貌的轮廓平均算术偏差Ra小于1.8 nm, 重复精度优于3 nm。

针对正弦相位调制(SPM)干涉测量技术用于位移测量时，调制频率对干涉信号相位解调的影响，提出一种调制频率的优化选择依据。通过对干涉信号的频谱进行分析，发现当被测位移幅度较小时，较小的调制频率即可满足相位解调的要求; 而当被测位移较大时，必须相应地增大调制频率，才能获得比较准确的测量结果。模拟计算以及实验结果表明，被测位移信号的幅度每增大四分之一测量光源波长，调制频率需要相应增大4倍于被测信号频率的大小，才能满足正弦相位调制位移干涉测量技术信号处理的需要。

提出了一种基于法布里珀罗板和正弦相位调制干涉术的角位移测量新方法。采用CCD探测法布里珀罗板两透射光束光斑的中心距,通过运算得到了入射光的初始角,解决了采用法布里珀罗板干涉法测量角位移需确定入射光初始角的问题。采用正弦相位调制干涉术通过测干涉信号的相位来测量物体的角位移,增强了对杂散光的抗干扰能力,减少测量误差,提高了测量精度。理论模拟和实验结果表明本方法可以实现精度为10-8 rad数量级的高精度角位移测量。

提出并在实验上实现了一种以慢变化近似为基础的新型正弦相位调制半导体激光(SPMLD)干涉仪。原理上它不要求相位解调一次和二次谐波分量振幅在实验中必须保持相等,从而将动态范围提高了3～4个数量级且不损失精度。用压电陶瓷和微电机驱动位移。当压电陶瓷驱动位移大于半波长时,均方根误差为5nm。测量所得到的最大位移为1mm。系统能在噪声环境中进行自动实时位移测量。