随着科技的高速发展,纳米技术已经成为科技领域中不可或缺的一环。其中纳米测量更是纳米材料、纳米加工、纳米装配等纳米技术的基础。激光干涉仪由于具有非接触、高接触、可溯源等优点,已被广泛应用于纳米测量领域当中。其中市场上所售的商用激光干涉仪大多使用频率高稳定性的氦氖激光器作为干涉光源,但是其体积较大、不易集成且价格昂贵。小型半导体激光干涉仪由于具有体积小、价格低等优点常被集成至纳米定位装置中用作位移反馈装置。但是小型半导体激光干涉仪的测量精度易受光学元件安装制造误差、波长不稳定以及测量环境不稳定的影响。因此,消除由光学元件安装制造误差引起的非线性误差以及控制由波长、测量环境不稳定引起的测量误差,对提高小型半导体激光干涉仪位移测量精度的提高具有重要意义。本文分析了由光学元件安装制造误差引起的非线性误差,提出了光学元件安装误差灵敏度分析方法,为小型半导体激光干涉仪的光学元件选型和光路调整提供了理论指导;建立了光学元件安装制造误差所引起的非线性误差消除模型,实现了小型半导体激光干涉仪非线性信号实时误差消除;提出了基于光栅衍射原理的波长主动稳定方法,实现了小型半导体激光干涉仪激光波长误差控制;搭建了恒温箱对小型半导体激光干涉仪测量环境温度进行稳定。采用Labview软件编写了非线性误差消除、波长主动稳定和位移测量程序。实验结果表明所提出的非线性误差消除方法可以有效的消除由光学元件安装制造误差所引起的非线性误差,波长主动稳定方法能将半导体激光器波长稳定性由2.5×10-4提高至5.95×10-7,恒温箱能将测量环境温度能控制在±0.04℃以内。在上述研究基础上,将提出的非线性误差消除方法、激光波长主动稳定方法及测量环境稳定方法应用于小型半导体激光干涉仪上,可将其100 mm行程内位移测量精度由±600 nm提高至±250 nm。