非相干光照明的物体或者自发光物体可以认为是由无数多个点源构成,任意两点发出的光波之间不具有相干性,但同一物点发出的光被分束后是空间自相干的。非相干全息术通过某种光学技术将来源于非相干物体上同一点的光波分为两束，由于这两束光是空间自相干的，因而两束光可以干涉实现点源全息图的记录，所有点源全息图的非相干叠加构成物体的全息图。对全息图进行光学或数值重建可以恢复原始物体的三维信息。近年来，非相干全息术已经在非扫描荧光显微成像、非相干彩色全息显示和自适应光学领域展示了其应用的潜力。阐明了非相干全息术记录和再现的基本原理，介绍了记录非相干数字全息图的系统与方法,重点分析和讨论了基于自参考光的同轴数字全息成像系统的成像特性、应用的优势和局限，并介绍了这些方面的研究进展。

光热折变体光栅是在光敏玻璃材料中利用光热折变效应记录的折射率型体全息光栅，具有波长和角度选择性好、衍射效率高、热稳定性好和抗损伤阈值高等特点，在激光器技术领域中具有独特的优势。在自行制备的光敏玻璃材料中，用325 nm波长的紫外光曝光记录透射型体全息光栅，基于变波长读出的原理设计实验，对热显影后的光热折变体光栅在532 nm波长的激光照射下的衍射读出特性以及其在恒定光功率密度的激光照射下的稳定性进行了实验研究。研究结果表明，热显影后的光热折变体光栅在激光辐照下具有光致饱和效应。根据实验结果定量计算出了光热折变体光栅的选择角和描述光致饱和效应的特征时间常数。

用实验方法研究了光致聚合物中全息存储再现图像质量的动态特性，以信噪比损失作为图像质量变化的衡量指标，进行了暗增长和均匀后曝光过程监测图像实验。实验结果表明，在暗增长和均匀后曝光过程中，再现图像强度和质量经历先增长后下降的动态过程。以噪声光栅的形成和发展对实验结果进行了初步的解释。以信噪比损失不大于3 dB为判据考察了全息图对暗反应和均匀后曝光过程的宽容程度，对于不同的记录条件确定了暗反应和均匀后曝光过程的特征时间。在特征时间内，再现图像的质量和强度都是可以接受的。在复用记录时，为保证所有全息图有均衡的衍射效率和良好的图像质量，必须考虑再现图像质量和强度的动态变化因素。

微全息存储是按“位”进行信息存储的技术，所存储的每个全息图代表1 bit的数据信息量。该技术采用两束相向传播的高斯光束在其焦斑范围内干涉，存储材料将干涉图样记录下来形成微米大小的全息图。结合适当的混合复用技术有望在CD尺寸的存储介质盘内实现1 TB的存储容量。微全息存储器的系统结构和传统的光盘系统类似，与现有光盘存储技术和驱动系统的兼容性好。阐述了微全息存储的基本概念和原理，从存储材料、复用技术和实现的存储密度以及微全息存储系统等方面综述了微全息存储技术的发展和目前所取得的成果，指出了其未来的发展趋势。

由一束球面波和一束平面波或者两束球面波干涉所形成的体全息光栅，由于其光栅矢量在全息图体积内是随位置的变化而变化的，所以被称为非周期型的体光栅。主要研究了用于体全息三维成像系统的非周期体光栅的深度选择特性。根据叠加的原理，将非周期体光栅看作多个固定周期的基元体光栅的叠加, 结合耦合波理论分析非周期体光栅的衍射特性。采用这一方法，利用Matlab软件模拟，研究了两束记录光夹角对所记录的非周期体光栅深度选择性的影响和在两束记录光夹角相同时，球面参考光体全息成像系统及平面参考光体全息成像系统深度选择性的差别，最后在光折变晶体材料中进行非周期型和周期型体光栅的记录和再现, 对模拟结果进行了实验验证。

研究基于不同光源照射的体全息光栅成像系统的成像特性。采用波长532 nm的相干光，在2 mm厚的掺铁铜铌酸锂晶体中记录体全息光栅，作为成像系统中的体全息透镜。研究比较成像系统在波长为532 nm和640 nm的相干光照射下衍射读出的成像特性，结果表明，不同波长光照射成像时，体全息成像系统深度分辨率不同，红光读出时具有更灵敏的轴向选择性。实验研究对比了单色光源与宽频光源成像特性，结果表明，当采用宽频光源读出时将得到更多的关于成像物体的横向信息。

研究了90°临面入射体全息成像系统的三维成像特性。体全息光栅由球面信号光波和平面参考光波干涉记录，并以原信号光作为探测光波进行成像。当探测点光源的位置发生变化时，由于体全息光栅的布拉格选择性，可引起衍射成像光场的显著变化。利用衍射理论计算体全息成像系统的点扩展函数，评价成像系统的纵度和深度分辨率特性。结果表明，探测点光源的位置沿着z轴移动时，衍射光场变化明显。

采用数值模拟方法研究了不同种类参考光波面质量对再现图像质量的影响.针对全息实验实际情况，对二值图像建立了傅里叶变换全息图记录和读出的物理模型，分别考察采用一般平面波参考光、高斯光束球面波参考光和散斑参考光时的读出图像质量，并以信噪比损失作为衡量图像质量的定量工具.模拟结果表明，在理想平面波参考光和球面波参考光的情形，全息读出图像质量非常好，与输入图像相比信噪比损失在0.6 dB以下.但是对于散斑参考光，尽管其极优的位移选择性提供了高密度存储的可能性，但再现图像质量明显变差，信噪比损失在5 dB以上，实现有效的数据存储位密度将是十分困难的.为了兼顾存储密度和再现质量，应该考虑优化参考光的途径.

根据光致聚合物记录机理，研究了不同记录方式对光栅衍射效率的影响.对已有的光致聚合物光栅形成的一阶扩散模型进行简化，求解出全息曝光、暗增长、均匀后曝光过程对应的折射率调制度的解析式.应用所得解析结果，对三种记录方式在不同光强下的折射率调制度动态进行数值模拟.采用蓝敏光致聚合物，分别在4 mW/cm2和2 mW/cm2光强下应用不同方式记录光栅,结果表明:如果曝光光强较高，暗增长的记录方式将获得相对高的饱和折射率调制度，而均匀后曝光会加速达到饱和的进程.

在典型环形、典型Golay-6型和典型Y型阵列结构的基础上，研究了两种不同的复合孔径阵列构造方式.利用仿真实验对系统进行模拟成像及图像重构，并运用相关系数对成像结果进行评价.结果表明:对不同类型的复合孔径阵列，构造方式对成像质量的影响是不同的，并不具有一致规律;应针对主阵列结构的特征去选择其子阵列的构造方式，做到阵列优化.