提出了一种基于彩色CMOS 的双波长数字全息同轴相移显微系统，定量分析人体Jurkat 细胞(人外周血白血病T 细胞)凋亡过程中的相位变化，实现了在不进行复杂相位解包裹运算的同时对细胞相位的定量测量。利用532 nm和632.8 nm 两波长的激光，对人体离体Jurkat 细胞凋亡过程中的三个状态进行了彩色全息记录，分别提取出两波长的相位信息，从而重构细胞相位。实验表明，该系统下测得的相位与其他方法测得的相位具有较好的一致性，并且测量量程大，算法简单，结果准确。实验结果将为双波长数字全息术用于细胞相位的研究和应用提供参考。

讨论了数字全息显微术(DHM)相位测量中显微物镜引入的附加相位的消除问题。在DHM相位重构中，对比分析了两步法和泽尼克多项式拟合两种附加相位补偿方法，进行了相应的实验研究，实现了多种生物细胞的相位重构。研究结果表明：两种补偿方法均能有效地消除DHM系统的相位误差。对于两步补偿法，由于补偿计算需要两组数字全息图，实验记录耗时，对记录系统稳定性要求高，但采用有、无样品相位相减的补偿算法简单，能够同时补偿显微物镜带来的球面附加相位和光学系统带来的其他相位畸变，相位重构的精度高。对于泽尼克多项式拟合补偿方法，补偿计算仅需一组数字全息图，在动态相位测量中具有特别的优势，但相位重构的误差随待测细胞高度和面积的增大而增大，为提高泽尼克相位补偿法的相位重构精度，需要保证物体的光学高度或者是物体的横向面积在一个较小的范围内变化。上述结果将为DHM用于生物细胞相位重构的研究和应用提供参考。

在分析白光菲涅耳非相干数字全息记录和再现的基础上，详细讨论了再现像分辨率与记录参数的关系。分别对空间光调制器(SLM)上加载一个平面波和一个球面波相位，以及加载两个球面波相位情况下，实现白光菲涅耳非相干数字全息记录和再现进行了模拟和实验研究，定量分析了成像质量与记录参数的关系。研究结果表明，基于SLM的白光菲涅耳非相干数字全息能够以单通道、无运动的方式实现三维物体的快速记录和再现。理论上，无论SLM上加载一个平面波和一个球面波相位，还是加载两个球面波相位的白光菲涅耳非相干数字全息系统，其再现像分辨率都可以达到相同的最大分辨率。但在实验研究中，由于对光源的带宽和CCD尺寸的要求不同，加载两个球面波相位时对记录条件的要求比加载一个平面波和一个球面波相位的情况大大降低。在相同的实验条件下，前者再现像的分辨率远远大于后者。