با توسعه صنعت نیم¬رسانا برای ساخت بسیاری از ادوات تجاری و صنعتی در ریزمقیاس¬ها و مدارهای مجتمع با ابعاد نانو نیاز به وجود سیستم¬های اندازه¬گیری جابه¬جایی دقیق وجود دارد. تداخل¬¬سنج لیزری یک سیستم رایج اندازه¬گیری در ابعاد نانومتری در فرآیندهای ساخت مدارهای مجتمع است. با کاهش محدوده اندازه¬گیری، خطای ناشی از محیط، قطعات نوری و غیره اهمیت پیدا می¬کند. در این پایان¬نامه تاریخچه و اصول کلی تداخل¬سنج¬های لیزری، انواع منابع خطا در سیستم-های اندازه¬گیری ابعاد نانومتری بررسی می¬شود. همچنین روش¬های مدل¬سازی و کاهش خطای غیرخطی متناوب در تداخل¬سنج¬های لیزری هتروداین بررسی می¬شود. در نهایت یک سیستم اندازه¬گیری بر مبنای تداخل¬سنج لیزری هتروداین سه مود با حساسیت چهار برابر نسبت به سیستم¬های رایج دو مود طراحی شده و خطای غیر¬خطی ناشی از قطبش بیضوی و نامتعامد بودن پرتوهای لیزر ورودی به روش¬های میدانی و ماتریس¬های جونز مدل¬سازی می¬شود. خطاهای ذکر شده با یک صفحه تاخیر¬دهنده ساده به میزان قابل توجهی نسبت به سیستم¬های رایج قبلی کاهش می¬یابد. در ضمن خطای آمیختگی فرکانسی ناشی از بیضی بودن و عمود نبودن پرتوهای لیزر قطبیده، عدم همراستا بودن لیزر و جدا¬کننده پرتو، عدم همراستا بودن پلارایزرقطبنده با زاویه 45 درجه و ضرایب انتقال متفاوت در جداکننده پرتو، در سیستم¬های رایج با استفاده ماتریس¬های جونز مدل¬سازی شده و کاهش یافته است. همچنین در این پایان¬نامه، از الگوریتم¬های متفاوت ساده و ترکیبی شبکه¬های عصبی برای مدل¬سازی و جبران¬سازی خطا در تداخل¬سنج¬های لیزری دو مود استفاده شده است. بخش الکترونیکی سیستم که وظیفه تقویت سیگنال خروجی و دریافت فرکانس تداخلی ثانویه است نیز به¬صورت مدار مجتمع طراحی می¬شود.