为了研究可用于纳米、亚纳米精度的非线性误差校准系统，采用差拍F－P干涉法，在中国计量科学研究院研制的差拍F－P干涉仪基础上，设计并制作了适用于该系统的密封干涉光路的真空系统。通过与电容式测微仪的比对实验，证明了系统的抗干扰能力得到了改善，在大于半波长的测量范围内，系统的非线性度优于3．86nm。

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1.2 μm时,系统可清晰描述小于10 nm的飞行高度调制现象。

以聚四氟乙烯(PTFE)材料制成的积分球为基础，研制了7种组合型入射光学系统，并对它们的余弦特性进行了测试。其中PTFE积分球、磨砂石英半球型漫射器和修正环的组合型入射光学系统的设计具有创新性。在±30°入射角范围内，余弦误差小于0．23%；在±60°入射角范围内，余弦误差小于1．14%；在±75°入射角范围内，余弦误差小于2．5%；在±80°入射角范围内，余弦误差小于5．5%，积分余弦误差〈f₂〉=0．94%，指标达到国际先进水平。组合型入射光学系统能够很好地满足太阳紫外光谱辐射地面测量的需求。

分析了烟幕激光透过率与红外透过率的对应关系,提出了利用相邻波段红外透过率推算同样光学路径激光透过率的多项式拟合方法,开展了实验研究.结果表明:特定波长的激光透过率与相应红外波段透过率利用二项式拟合,其透过率计算误差在3%以内.

台阶高度是微电子产品的一个重要性能参数。基于双频激光干涉共焦显微系统(DICM)提出了一种微电子掩膜板台阶高度测量的扫描方法,在共焦显微扫描样品表面,当光强达到最大值时,将采样外差干涉的相位作为精确对准的判据。该扫描方法集中融合了外差干涉测量和共焦显微测量的优点,同时实现了高分辨率与较大量程的测量,该系统测量台阶高度的范围取决于Z向位移扫描仪PI-Foc的扫描范围,可达数十甚至近百微米。实验结果表明该系统在普通恒温的实验条件下1 h内的漂移不超过5 nm,该系统已经用于20 μm高台阶的测量,对准分辨率为0.1 nm,实验结果与台阶高度实际值有很好的一致性。

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1 μm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。

颜色温度和相关色温是光源的重要参量。从色品坐标(u,v)到颜色温度和相关色温的计算过程比较复杂,很难依据国际标准化组织推荐的不确定度评定方法进行分析。介绍了从光谱辐射功率和色品坐标(u,v)的不确定度出发,按照国际标准化组织的推荐方法,得到更为科学合理的颜色温度和相关色温的不确定度评定方法。针对新的国家颜色温度副基准,分别采用基于数学模型的精确方法、近似方法和几何方法对其不确定度进行了评价,并与传统方法进行了比较。采用传统方法得到的计算结果偏高,这是因为传统的计算方法很大程度上基于实验和经验估计,没有将颜色温度的不确定度与光谱辐射功率和色品坐标(u,v)的不确定度之间建立明确的数学关联,在分析过程中存在对某一不确定度源进行重复计算的可能。所述的数学推导方法相对传统方法更为科学合理。

双焦点干涉显微镜因其高稳定性和高分辨率的特点而受到重视，其核心元件双折射透镜由一片双折射晶体和一片光学玻璃胶合而成。为了双折射透镜的设计工作方便，引入 “伪色差”概念，定义“伪色散倒数”，从而可以借用现有的初级像差理论，运用PW方法，给出满足不同设计要求的三种双折射晶体和三种玻璃配对的双胶合透镜的初始结构表格，在不同的应用场合，可用OSLO软件进行像差计算和优化设计，取得需要的结果。为了便于评价这种特定的结构，定义紧凑因子γ作为一个评价指标。给出采用方解石和ZF1作材料的设计实例，该设计结构紧凑（γ＝0.25）。

提出了一种基于圆盘旋转光栅调制的傅里叶变换光谱仪(FTS)，光栅同时实现了分束和外差调制的功能。分析了三种实现分光的方案，通过对三个波长分别为670 nm，633 nm和532 nm的激光进行了频谱测量实验，结果表明该光谱仪具有良好的稳定性和抗干扰能力，经调制后测量灵敏度倍增20倍，尤其适用于微弱信号测量和近红外领域。

提出了一种以低频差横向塞曼双频激光器作光源的外差干涉共焦显微测量系统，该系统通过共焦显微的光强测量进行粗定位，其轴向台阶高度测量范围在5 μm以上。同时采用相位测量技术，实现了对半波长的3600细分，从而使测量分辨率达到0.1 nm。由此同时满足了高测量精度和较大测量范围的要求。实验结果表明系统在没有恒温的普通实验室条件下1 h内的漂移不超过15 nm，与差动纳米双频干涉仪的比对结果线性系数在0.9999以上，非线性误差约10 nm。