大尺寸高精度全息平面光栅是高端浸没式光刻机、惯性约束核聚变装置和大型天文望远镜等高端设备投入使用的前提,扫描干涉光刻技术是制造该类器件最具潜力的技术。然而,当前扫描干涉光刻曝光系统受限于光束空间对准致使光路难以实现快速调节,干涉图形的周期以及方向等参数无法实现快速调整。面向不同周期光栅制造需求,光刻机无法完成干涉图形周期的快速转换,曝光基底扫描运动方向与干涉图形方向存在角度偏差时影响光栅制造精度。为了解决上述问题,本论文提供并设计了一种干涉图形周期和方向可控的扫描干涉光刻方案,该方案可实现曝光系统在不同干涉状态间的快速调节,并且在不同干涉状态中保持干涉图形相位的锁定。具体研究工作如下:首先,阐述了扫描干涉光刻原理,推导了干涉图形周期和方向调节原理,分析了光束在不同空间状态下干涉的干涉图形的相位畸变分布和周期分布。提出了一种干涉图形周期和方向调控方案,阐述了其工作原理。之后详细推导了基于万向镜的光束位姿调节原理,分析了高斯光束在光路和透镜中的变换,设计了一种适用于该方案中动光束下的外差式相位测量干涉仪,并对干涉图形相位锁定原理进行了详细阐述。然后,基于实验器材参数,对干涉图形周期和方向调节能力进行了评估,建立了扫描干涉光刻原理样机的ZEMAX和MATLAB联合仿真模型,通过该模型验证了干涉图形变周期变方向调节的可行性,仿真验证了干涉图形周期高精度测量方案,在此方案基础上仿真模拟了基于万向镜的干涉图形高精度调节模式,随后对万向镜的装调误差进行了分析;开展了透镜像差分析,推导了非球面透镜像差对透镜出光角度偏差和干涉光斑位置偏移的影响,分析了器件安装的最优位置,开展了透镜像差测试实验;分别分析了光程差、干涉光束径向分离量以及夹角对干涉信号对比度的影响,并通过仿真和实验进行了验证。最后,搭建了干涉图形变周期变方向原理验证实验样机,开展了干涉图形相位锁定控制实验,相位锁定控制残余误差为±0.0693rad（3σ）。开展了干涉图形周期重复性测量实验,重复测量误差为±0.5nm（3σ）;进行了干涉图形周期调节实验与方向调节实验,实验结果表明:该样机可实现干涉图形周期皮米量级的调节,在较小干涉夹角状态下,干涉图形方向可实现亚毫弧度量级的调节。