随着超精密加工技术的发展,在半导体、集成电路、航空航天和医疗器械等领域开发的高精密设备日益增多,对精密测量需求也日益增大。光谱共焦技术以其高精度、检测速度快、环境适应性强等特点适用于精密位移测量。当前,国外公司几乎垄断了所有利用光谱共焦来测量精密位移的系统,研究系统中的核心技术,能够实现自主制造,现实意义重大。本文主要研究工作如下:调研国内外光谱共焦测量系统产品,分析光谱共焦系统工作原理,确定光谱共焦位移测量系统的总体构成以及方案。对核心部件色散物镜进行理论分析,确定系统指标。使用ZEMAX进行仿真,并评价其像质及对公差进行分析,色散物镜轴向色散大于3 mm,可测物体倾角达到28°,对机械结构进行一体化设计,并制造装配。分析分光系统的工作原理,完成M型切尔尼-特纳（C-T）平面光栅光谱仪分光系统的设计,光谱仪分辨率为0.35 nm,能够满足系统测量需求。进行标定测量系统实验,编写系统软件,并利用六阶多项式拟合波峰与聚焦位置之间的关系。实验结果表明,系统在测量范围内,重复定位精度2.45μm。利用此测量系统测量透明介质厚度,最大测量误差3.7μm,验证了系统的稳定性和精度,并给出整个系统存在误差的原因。论文通过分析设计和搭建系统原理样机,系统测量范围高达3.45 mm,测量重复精度在3 μm以内,对透明介质厚度测量最大偏差4 μm以内,验证了其可以适应快速且高精度的测量工作,具有重大的应用价值。