微电子工业、超高精密加工、生物工程等应用精密位移测量的技术领域对几何尺寸准确测量提出了更高的要求。二维线纹作为重要量值传递标准之一，其测量手段与计量校准技术研究逐渐步入纳米准确度等级，保障了相关几何尺寸量值的正确性和可溯源性，对产品的质量、研发效率和应用具有重要作用和价值。
　　本文回顾了线纹标准及其测量技术的发展历程，对目前二维线纹的计量现状进行了详细分析；根据二维线纹校准需求，确定了研究目标和测量系统总体设计方案；以提高二维线纹量值校准准确度为主线，从所涉及的基本理论问题出发，对二维线纹校准中影响测量准确度的关键技术问题进行了深入研究，并提出了相应的解决方法，为建立二维线纹计量溯源体系奠定了技术基础。本文涉及的主要研究工作包括：
　　根据二维线纹测量系统组成单元的功能特点和技术要求，确定了设计原则和目标，提出研究重点和关键技术问题；设计出以纳米级激光干涉仪为测量基准的二维线纹测量系统，该系统测量结果可以直接溯源到激光波长；提出应用光频调制技术的干涉仪非线性测量方法，并通过与常用的线性回归法及Heydemann拟合法的比较实验，证明该方法能够更好地减小非线性误差对测量结果的影响，残余误差小于0.6 nm；提出柔性三维姿态实时测量与修正方法，利用相位偏移干涉技术实现二维线纹测量系统的运动姿态实时测量，通过压电陶瓷驱动的柔性机构实现三维姿态修正，保证测量过程中二维线纹相对测量系统姿态稳定，减小由于姿态变化引入的误差因素，提高了测量准确性；开展用于二维线纹瞄准测量的动态光电显微瞄准技术研究，完成符合二维线纹测量特点的结构设计及后续处理方法研究，采用可调谐光脉冲法验证光电显微镜瞄准动态性能和准确性，提高了测量的效率与测量准确度；完成二维线纹测量系统噪声水平、瞄准、测量重复性、稳定性等实验验证，对校准结果的测量不确定度进行详细分析，给出了相关的测量验证结果，实现了二维线纹量值的准确校准与评价。