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随着纳米科学、精密工程、微机电系统等领域的不断发展，精密测量成为测量学中一个重要分支。差动共焦显微技术作为一种非接触式测量手段，具有精度高、量程大及无损检测等优点，被广泛用于纳米测量与表征中。然而，激光差动共焦显微镜(LDCM)在逐点扫描方式和压电陶瓷驱动模式下，漂移现象在成像过程中普遍存在，严重影响到LDCM成像质量和工作稳定性，亟需为其提供分辨力及时间稳定性的表征手段。因此，设计制作特殊编码的非周期二维光栅样品和线宽不等的三线式结构样品，发展相应的测试、标定方法具有非常重要的意义。 本文围绕差动共焦显微系统性能的综合表征，针对参考样品的设计、加工、测试及应用，主要研究内容包括以下几个方面: 1、参考样品的设计。针对显微系统分辨力及时间稳定性表征的需求，设计智能集成三线式结构和二维零位光栅结构的参考样品，结合数字图像相关分析的方法，实现多功能表征。利用人工智能算法提高二维零位光栅编码的自相关峰值对比度，实现稳定准确的位移测量。为了进一步提高测量精度，引入了亚像素细分算法。考虑到不同成像仪器分辨力及测试精度需求，设计了不同尺寸(50μm、1μm)、不同规格（64×64单元、30×30单元）的参考样品。 2、参考样品的制作。如今，微纳尺度的样品加工不再是一大挑战，传统的光刻加工和电子束加工均可实现亚微米级的分辨率。首先，采用传统的光刻技术加工出栅格间距为50μm、64×64单元的二维零位光栅样品;然后，利用电子束曝光加工出栅格间距为1μm、30×30单元的周期样品模板;最后，使用电子束曝光加工出高度为100nm的整体样品结构，参考样品由栅格间距为200nm、30×30单元二维零位光栅结构和线宽从100nm～1000nm三线式结构集合而成。同时，分析了加工过程中存在的误差对样品表征性能的影响，获得了符合特征要求的样块。 3、参考样品的测试及应用。为了测试二维零位光栅样品对于仪器时间稳定性表征的能力，结合普通光学显微镜成像，利用50μm栅格间距的光栅样品对准静态位移和动态位移进行了实验验证。结果表明，结合亚像素相关分析算法，该系统能实现60nm的分辨力和3.15mm的测量范围。在此基础上，将整体参考样品用于LDCM的分辨力和漂移特性的实际表征中，获得了初步测试结果。 本文研究工作对差动共焦显微镜等仪器成像质量评价与分析的参考样品的设计与制作奠定了坚实的基础。