针对不同结构的微光学元件的波前相位检测，传统数字全息三维场重建方法不能有效重建物光波的部分频谱分量，导致微光学元件的相位测量精度不高。本文提出了一种基于频域稀疏采样的压缩感知相位重建方法，该方法在数字全息的再现过程中结合压缩感知的稀疏特性，对全息图的频谱信息进行稀疏减采样，并利用小波变换域内的多尺度特性，实现物光波有效频谱信息的压缩重建，再经过傅里叶逆变换得到重建物光波的相位分布。最后，通过微透镜阵列及相位分辨率板的测试对该方法进行验证，实验结果表明：该方法稀疏减采样的同时能够实现波前相位的精确测量，与传统数字全息的相位重建结果进行残差估计，残差的峰谷值和均方根值分别降低了26.97%和15.04%。

化疗药物敏感性测试中药物诱导的癌细胞凋亡的检测，对于实现更有效的个性化治疗具有重要意义。数字全息显微成像为癌细胞凋亡过程的检测提供了一种非侵入性的活细胞定量相位成像方法，能够满足细胞无标记、长时间成像以及药物作用下的细胞形态和动力学参数的评估。采用数字全息技术在无标记条件下对癌细胞加入药物后细胞凋亡过程进行动态连续成像记录，并对癌细胞相位图像进行数值再现，提取了细胞相位均值及细胞干重参数对癌细胞凋亡过程定量表征。实现结果表明，在癌细胞凋亡过程中，细胞相位值有不断增大的趋势，细胞面积减小，但细胞干重基本保持不变。而在细胞死亡破裂时，细胞相位值与细胞干重急剧减小，这可能是由于细胞膜破裂，细胞内物质流出导致的。这一结果也表明，数字全息显微成像能够为体外化疗药物敏感性检测提供了一种新的思路。

液晶空间光调制器的空间不均匀性和边缘场效应导致调制后相位存在畸变，为提高基于液晶空间光调制器的相移数字全息显微系统的测量精度，提出了二次相位标定相移数字全息的测量方法。首先，基于斐索干涉系统，以反射式液晶空间光调制器为被测对象，对其灰度与相移量的关系进行一次标定，并测量畸变波前相位；然后，利用二维图像插值算法及灰度化算法，设计出与液晶空间光调制器分辨率相等的畸变相位共轭灰度图；最后，将共轭灰度图加载在液晶空间光调制器上，获得理想调制相位，达到二次相位标定的目的。构建基于液晶空间光调制器的相移数字全息显微测量系统，对微透镜阵列进行测量实验，结果表明：二次标定前后微透镜阵列纵向矢高的相对测量误差由3.08%减少到1.15%，证明该方法能够有效提高相移数字全息的测量精度。

为了分析屏蔽电缆在电磁脉冲作用下的时域响应，对基于最小相位法的频域等效方法进行了研究。首先，通过建立转移阻抗测试系统的电路模型，推导系统的频域传递函数，并验证其为最小相位系统与全通系统的级联；其次，采用最小相位法，对测得的幅频曲线进行相位重构，根据推导的传递函数的零、极点分布，对重构的最小相位传递函数进行相位补偿；最后，将补偿后的传递函数与瞬态干扰信号在频域相乘后变换到时域，得到了屏蔽电缆的时域响应。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。