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为了提高测头的抗干扰能力，达到较高的分辨率，设计了一种基于偏振光干涉原理的原子力显微镜测头。该测头采用偏振光干涉式方法探测针尖的位移，可提高测头的灵敏度。分析了测头设计中焦点聚焦在探针悬臂梁上的可行性，并通过实验进行了验证。实验表明，Wollaston棱镜组可以有效地改变光程差。设计的共光路形式的Nomarski干涉仪光路，能够有效减小噪音的影响，并保证装置结构紧凑，适于实用。通过实验验证，此测头系统能够达到1 nm的纵向分辨精度，为原子力显微镜测量技术提供有力支持。