随着衍射极限同步辐射光源、X射线自由电子激光装置等先进X射线光源的不断发展,一方面对光束线高精度的光学元件提出了要求;另一方面,由于实验上对纳米聚焦、长工作距离、相干保持、X射线光子能量/强度/位置的超高稳定等新需求,对光束线光学元件的机械稳定性也提出了非常高的要求,如要求晶体分光元件的角度稳定性普遍达到几十纳弧度量级,极端的已经达到十几纳弧度。要满足如此高的稳定性需求,目前看依靠机械设计和减振措施只能维持短时间的稳定性,实现长时间可靠的稳定性则必须大幅降低各种复杂振动的影响,方法之一是采用被动减振与主动光学调控技术相结合的技术路线。主动光学调控技术是一种较为成熟、应用广泛的技术,应用到同步辐射光束线建设中,可以通过在线实时监测光束线中X射线光束或光学元件的参数,动态调整有关光学元件的姿态,控制光束的出射方向稳定在一定范围内。因此,高稳定的精密调节或运动机构,结合光学动态反馈控制技术,将能满足实验对X射线光束长时间超高稳定性的需求。对于整个稳定性闭环控制系统,实现偏差信号的超高精度在线实时测量与具有纳弧度精度的精密运动机构是两项最为关键的技术。晶体单色器是光束线中的核心设备之一,晶体空间姿态的稳定性对出射光的位置稳定性、能量稳定性和通量稳定性均有不可忽视的影响。因此,本博士论文主要针对光束线晶体单色器中实现纳弧度量级稳定性的在线实时测量和高精度运动机械结构,系统研究了:1.监测分光晶体姿态的外差式高倍程激光干涉测量系统;2.分光晶体的柔性铰链机械结构。具体包括:（1）研究了不同光学结构的外差激光干涉仪的误差源。针对由光学结构引起的周期性非线性误差,建立分析模型,给出了低倍程和高倍程中光学元件对周期非线性误差的贡献。分析表明,高倍程光路中角锥棱镜的失偏导致的频率混叠是限制测量精度的关键误差源之一;（2）针对角锥棱镜的失偏效应,首次提出了一种基于偏振分离的反射镜,可以大幅提升光路的偏振保持性能。理论和实验结果表明,使用偏振分离反射镜,对于常见的四倍程干涉仪,最大周期非线性误差可降低约2个量级;（3）针对晶体转动曲柄滑块机构,提出了利用曲柄-滑块运动的不变量,实现参数优化的理论模型。并根据高指数面分光晶体双晶单色器的要求,设计了一种在大转角范围纳弧度分辨的布拉格双平晶运动机构,可实现约40°的大角度范围内,X射线的波长-滑块位移的线性传动关系;（4）研制了基于柔性铰链的晶体单色器转角机构原理样机,测试结果表明:布拉格转轴在每个位置的传动关系与理论值偏差均小于10%、能分辨的最小步长为31.20nrad、800s内的稳定性为15.18nrad;测试了双晶平行度运动机构调节范围大于500μrad、相对角度最小分辨率为39.51nrad、在不同位置的相对角度稳定性均小于50nrad。本文对在线激光干涉测量系统和高分辨柔性铰链机构进行了研究,其中通过物理设计降低角锥棱镜引起的周期非线性误差的方法、建立的布拉格转轴优化原则和优化模型将对实现基于动态反馈控制的高稳定技术,提升光束线性能具有重要应用意义。