一种平面光栅干涉仪位移测量系统，包括单频激光器、分束器、声光调制器、光栅干涉仪、平面光栅、接收器、电子信号处理部件、光纤耦合器和频率合成器；光栅干涉仪包括偏振分光镜、折光元件，直角棱镜和四分之一波片；该测量系统基于光栅衍射、光学多普勒效应和光学拍频原理实现位移测量。当光栅干涉仪与平面光栅做二自由度线性相对运动时，系统可输出二个线性位移。该测量系统能够实现亚纳米甚至更高分辨率及精度，且能够同时测量二个线性位移；该测量系统具有测量精度高、结构简单优点，作为光刻机超精密工件台位置测量系统可提升工件台综合性能。