微/纳米三坐标测量机的扫描探头不仅可以输出开/关信号,还可以实现一定范围内的三维测量。课题组开发了几种基于二维角度传感器测量水平向位移和微型迈克尔逊干涉仪测量竖直向位移的扫描探头,但X/Y方向的量程扩大会导致Z轴的信号消失从而使探头的量程有限。因此,本文对扩大三维微纳米扫描探头的量程进行了研究。主要包括以下几项工作:（1）提出探头量程扩大的方案。介绍共光路扫描探头的原理及结构时,分析扫描探头量程有限的原因,提出设计一个微调结构调整参考镜的偏转角从而扩大探头量程的方法,最后根据光路的几何关系推导出参考镜所需的调整角度。（2）对设计的二维角度微调结构进行建模分析。根据探头量程扩大方案的需求,设计并制作了基于压电陶瓷控制的二维角度微调结构,测试了压电陶瓷的量程以及非线性,并对二维角度微调结构的耦合情况进行了建模分析,通过实验测试求解出了解耦模型。（3）验证干涉仪参考镜的自动跟随系统。将二维角度微调结构组装到探头内部调试完毕,给探头的水平向提供标准位移,以Z轴的输出信号是否存在李萨如圆作为探头量程的评判标准进行测试。实验结果表明探头在水平方向的量程能扩大到±30μm。（4）将探头放入恒温箱进行组合测试以及分析其误差来源。测试实验结果表明:探头在30μm的定点标准差优于30 nm,最小分辨力优于5 nm,以及探头在2 h内漂移约为30 nm。