针对微流控芯片通道三维形貌的可视化测量需求，搭建了一套反射式离轴双波长像面数字全息显微测量系统。首先，利用分辨率靶和标准样片对系统的横向、纵向分辨率和放大倍数进行标定实验，结果表明双波长全息显微系统在横向宽度及纵向深度测量中具有较好的准确性和可行性。然后，利用该系统分别对由PDMS材料制成的直通道、圆形小室结构微流控芯片以及硅基底微流控芯片通道进行三维形貌检测，并得到定量结果：直通道结构深度为48.6 μm，宽度为75.8 μm；圆形小室微通道深度为48.5 μm，宽度为76.6 μm；硅基底微流控芯片测量得到通道深度为61.6 μm。上述结果与白光干涉仪的测量结果具有良好的一致性，说明双波长全息显微系统具有较高的可靠性和准确性，可为微流控芯片微通道检测提供新的成像检测方法。

数字像面全息显微技术中, 记录过程引入的噪声限制了轴向测量的精度和可靠性。目前对于抑噪方法的研究, 主要针对高频噪声。因此提出了一种针对数字像面全息显微技术的降噪方法, 不仅抑制高频噪声, 对噪声的低频部分也有抑制作用, 提高重构相位的信噪比。这种降噪方法对数字像面全息显微图进行优化, 实现途径为利用二维经验模态分解中, 第一层本征模态函数与全息图干涉条纹灰度信息契合的特点, 提取第一层本征模态函数实现优化。应用优化后的像面全息图, 实现重构, 求解相位, 测量样本表面形貌。应用优化方法对标准纳米台阶的表面形貌进行测量, 对比并分析优化前后全息图的频谱以及测量的高度图, 证明优化方法在保证对微结构表面形貌实现可靠测量的基础上, 降低了数字像面全息显微技术的重构相位噪声。

为了扩大传统双波长数字全息显微技术在实时微结构表面形貌测试中的有效测量视场，提高实时响应速度并降低噪声，将传统双波长数字全息术和数字显微像面全息术相结合，提出了一种双波长数字显微像面全息方法。该方法在记录像面全息图后，无需进行衍射重构，直接在全息面提取相位和强度信息达到测量样本形貌的目的。基于该方法对微米级高度的台阶结构进行三维形貌测试，同时对比了传统双波长数字全息显微系统和机械探针轮廓仪的微台阶测试结果。从三者的对比分析中可知，双波长数字显微像面全息的这种测试技术是有效可行的，且具有单曝光、全视场,响应速度快以及噪声较低的特点，对于阶跃高度达到微米级的微器件形貌测试尤为适用。

为了克服传统光学显微术无法直接提取相位信息的不足而能更准确记录物体高频和低频信息的合成，采用多参考光合成孔径数字显微像面全息系统，并结合角谱算法和最小二乘解包裹算法实现了细胞的相位重构。选取活体细胞组织等相位型生物进行作为实验样本，对其进行定量观察和有效测量。结果表明，多参考光合成孔径数字显微像面全息系统可以有效地应用于3维物体显微结构的振幅和相位重构，能显著地提高记录系统的高频和低频信息在全息图上的合成度，并实现超出系统的衍射极限12.8lp/mm的分辨率。该系统可以有效地实现数字全息系统的超分辨率成像，从而获得细胞显微结构的3维形貌信息和准确的相位分布。

When an image digital holographic microscopy (DHM) layout is employed, the Fresnel integral cannot be used in separating the reconstructed image from its conjugate image and background. However, combining image plane DHM with the phase-shifting in-line technique, the complex amplitude of reconstructed image can be obtained without using Fresnel integral, moreover the approximate error of reconstruction calculation is easily eliminated and the signal-to-noise ratio of reconstructed image is significantly improved. Since a normal incidence plane wave is used as the reference wave, the difficulty and complexity of phase aberration and phase unwrapping of DHM are remarkably decreased.

提出一种全息平面显示屏的设计和制作方法。显示屏由全息像素单元组成,每一个像素单元都基于散斑的像面全息结构,其中基元光栅起到调制入射光并定向衍射成像的作用。分析了显示屏的视场特性,数值模拟了记录参考光不同入射角度和起限制垂直方向视场作用的狭缝的宽度对再现散斑像的影响。制作出幅面大小为600 mm×800 mm(约40″),厚度为1.5 mm的普通投影全息显示屏,给出相应的制作流程和制作参数。结果表明,全息显示屏具有高亮度和消色散的优点,浮雕型结构便于进行大幅面的快速微纳米压印复制,使得所提出的显示屏具有低成本的工艺优势。

提出了一种新的分辨率能达到10nm的X射线像面全息术。它采用了两个波带板，其中一个用来成像，另一个用来产生参考光束，能有效地降低对X射线相干性的要求。全息像能被CCD相机记录。此技术也能用在X射线干涉仪上，称之为双波带板X射线干涉仪。

光纤像面全息可以获得较高衍射效率的全息图和再现较大的物像。文中分析了相干光激励下传像光纤束单丝芯径的大小对其输出光场的影响,以及输出光场中低阶模与高阶模对全息照相的不同作用,在此基础上,提出缩小传像束单丝芯径、增多单丝根数,可以提高光纤像面全息图衍射效率和分辨率的观点,并通过实验进行了验证。

报道了实现抗干扰能力特别高的边缘照明全息术的新途径。采用这一途径可以得到再现时不受强光环境干扰的全息片,并实现了白光再现,作出了与再现光源平面一体化的边缘白光再现全息片。这一技术可望在工业和日常生活中得到广泛应用。

以简谐振动漫射平面物为例.对微振幅时间平均像而全息检测给出一种有应用价值的结果。