近年来,激光干涉光刻技术成为了人们的研究热点。作为制备周期性微纳结构的有效手段之一,激光干涉光刻具有无需掩膜、成本低廉、高效简单的优点。光场调制技术通过调控光波的振幅、相位、偏振和频率信息,已经广泛应用于微纳结构制造、图像处理、信息传输和精密检测等领域。而激光干涉作为一种多束相干光源矢量叠加后得到的复合光场,存在光场图形结构过于单一、对比度易损失、正弦式的光场强度分布使得后续图形转移困难、系统稳定性差等问题。针对激光干涉光刻技术存在的问题和光场调制技术的发展,本论文提出了基于激光干涉光刻的复合光场调制技术。论文首先构建了多参数联合调制下的激光干涉光场调制模型,分析光波各参数对干涉光场的调制机理。其次针对干涉光场条纹对比度极易损失的问题,构建模型分析了对比度的损失来源,并给出了高对比度干涉光场的光束入射参数组合。同时完成了干涉光刻设备样机的设计和制造,并在此基础上对干涉光刻工艺和后期图形转移工艺展开了研究。主要研究工作包括:1、构建了基于空域相位调制的双光束干涉模型。干涉光场强度分布是一种恒定相位差在空间上的分布,通过对调制光初相位的空域调制,可实现对干涉光场强度的调制。根据所构建的模型利用几种典型的相位面进行了仿真,验证了基于空域相位调制的激光干涉的理论可行性。2、完成了多参数联合调制下的激光干涉光场调制模型。深度剖析了光波振幅、相位、偏振、波矢量对激光干涉光场的调制机理,对单参数调制下和多参数联合调制下的双光束干涉光场和四光束干涉光场进行了仿真分析。通过对光波多参数的联合调制,诸如跨尺度包络结构、光强互补结构均可由激光干涉光刻技术实现制备,增加了激光干涉图案结构多样性。3、对双光束干涉和多光束干涉的对比度损失来源进行了研究,发现影响干涉图样对比度的主要因素是各光束间的光程差和共有的偏振分量大小。基于对不同入射角、不同偏振组合模式和存在角度误差时的干涉光场对比度进行的研究分析,给出了多光束干涉时应根据入射角的大小选择对应的偏振组合模式。尽量提高干涉图样结构的对比度,其有助于为多光束干涉光刻制备微纳米结构时提供偏振组合的理论分析支持,同时也给出了大角度干涉下不易获得窄线宽图形的原因,为极限尺寸下的激光干涉光刻提供了一定的理论参考。4、从器件选择,光路设计到结构建模,完成了干涉光刻样机的制备,并在干涉光刻样机上开展了对干涉光刻工艺实验的部分研究。分析了曝光时间和显影时间对条纹占空比以及表面具体形貌的影响,制备得到了线宽从微米级到亚波长级的大面积光刻胶结构光栅线条。该设备采用干涉光刻与接近接触式光刻相结合的方式,配合精密工件台的位移控制和图形分割掩膜,可实现对干涉条纹周期和方向的控制,适合用来制作微偏振片光栅阵列。相比采用电子束光刻,该样机为偏振光栅阵列的快速制备提供了可能性。