随着微光学、微机电器件工艺制造的要求不断提高,对于激光直写技术的写入精度和光刻分辨率有了很高的要求。为了提高光刻分辨率,减小直写波长和增大直写物镜的数值孔径是两个有效的方法。此时直写物镜的焦深范围也在不断变小,使得将直写光束准确聚焦于待加工元件表面的难题更加突出,对激光直写系统中高精度的检焦技术提出了迫切的需求。目前的检焦技术主要针对中小数值孔径的直写物镜,并且对于因检焦工作波长与直写工作波长差异而致物镜的色焦移大、系统检焦精度低等问题,没有较为理想的解决办法。本文提出了一种同步相移显微干涉检焦技术,采用一对相同NA的物镜与放置在参考臂物镜焦点的平面参考镜共同构成Linnik型显微干涉系统,消除了显微物镜自身像差给检焦精度带来的影响。通过双波长干涉仪检测物镜色焦移消除与补偿了直写波长与检焦波长差异引起的常量检焦误差。利用其波像差检测灵敏度高、像差引入小的优点,结合同步相移技术的实时性优势,由采集得到的四幅同步相移干涉图解调出包含离焦的干涉波像差信息,再从大数值孔径（NA）的物镜波像差数据中解析出离焦量的大小与方向,实现高精度和实时的焦面探测。本文对同步相移显微干涉检焦技术进行了理论分析、干涉成像系统设计、实验装置构建、仿真验证、实验验证与误差分析。在物镜有效焦深范围（-500 nm,500nm）内,对离焦量进行了检测。仿真与实验结果表明,NA为0.5时,系统探测离焦的灵敏度可以达到8 nm,检焦精度可以优于10 nm,已经满足主流的高精度激光直写设备的分辨力和检焦精度要求。基于实验结果,验证了本系统具有高精度的检焦和实时调焦能力,证明了该检焦方法应用于激光直写系统中的可行性。