提出了一种基于空间光调制器（SLM）的全息透镜（HL）记录波前像差的优化方法。从波像差理论出发，经过理论分析得出透射式全息透镜的像差表达式与像差特性，绘制了全息透镜的一维像差曲线，提出了基于空间光调制器的全息透镜波前像差优化方法。使用空间光调制器加载全息图，通过单次曝光记录全息透镜减小像差的方法进行了理论分析，并针对空间光调制器的零级串扰以及视场孔径光阑对全息图和像差的影响进行了讨论。使用优化后的全息图函数计算出包含非球面信息的全息图，设计了基于空间光调制器的全息透镜记录与成像实验，实验结果与理论分析相符合。

研究了相位型电控全息聚合物分散液晶（H-PDLC）菲涅耳透镜的制备及其特性。采用马赫曾德尔干涉光路产生与菲涅耳波带片环带结构相同的干涉图样，以全息记录的方式对聚合物分散液晶（PDLC）材料进行曝光，制作出H-PDLC菲涅耳透镜。用所制得的透镜进行了透射与衍射实验、多焦点变换成像实验以及电控光学衍射特性实验。实验结果表明H-PDLC菲涅耳透镜是一种衍射型光学元件，其光学衍射特性可受电场信号的调控。在633 nm波长下，测得透镜的主焦距约为33 cm，用菲涅耳波带片衍射理论研究了H-PDLC菲涅耳透镜多重成像的机理，演示了H-PDLC菲涅耳透镜多焦点的变换成像，讨论了这种变换成像的规律。

与传统二维投影显示相比，三维投影显示不仅可以使观察者看到更加生动形象的投影效果，并且可以提供丰富的三维信息，具有良好的市场应用前景。根据全息光学原理，提出一种基于全息透镜阵列屏的三维投影方法：利用多组相机进行原场景采样，经过图像处理后由多组投影仪投射到全息投影屏上，投影屏由一种全息光学元件全息透镜阵列构成，通过该透镜阵列能够实现对投影光束的定向衍射积分，使其满足双眼视差原理，从而再现原物像三维空间信息，实现三维投影。通过实验制作了该全息透镜阵列，探讨了采用此全息光学元件实现三维投影的方法。

体全息透镜依据体光栅的布拉格选择性，能够对物体的三维信息进行逐层恢复。利用点扩展函数对体全息成像系统的深度分辨率进行分析。分别用球面参考光和平面参考光记录两种典型的体全息光栅，并把它们分别作为体全息透镜安置于成像系统中。通过改变探测光源的位置来对体全息透镜，纵向与横向分辨率进行研究，并且对于透镜参数对分辨率的影响也进行了讨论。实验结果表明，半径较大的体全息透镜具有较好的深度分辨率，成像效果较为清晰。球面参考光体全息透镜对于微观物体成像的分辨率特性要优于平面参考光体全息透镜，更适用于微观成像系统。

采用全息透镜作为分光元件,利用其±1级衍射汇聚(发散)光束的焦点在菲涅耳近似条件下不随入射光的线位移而移动的原理,将线位移和角位移的测量分开。利用两片高精度的位置敏感探测器(PSD)(面阵),准直He-Ne激光束为基准,采用互相垂直的布局,实现了目标靶的四自由度实时测量。结构合理,测试头体积小、重量轻,便于安装;测量精度高,角位移的分辨力为1″,线位移分辨力为1μm。该系统亦适用于诸如机床导轨、大尺寸零件安装等多自由度的准直和微小偏移量的测量。

根据全息透镜的工作原理,利用光线追迹法对其聚焦特性进行了理论分析.使用标量衍射法分析了全息透镜的衍射效率,讨论了不同的光栅槽型对其衍射效率的影响.对分析过程中所涉及到的有关近似处理方法的使用和影响进行了说明,讨论了全息透镜用作取样光栅的优点.

提出一种用全息透镜记录多重分数傅里叶变换全息图的新方法,它能在三维空间不同位置和不同方向上分别再现所记录的多个物体的图象.分析了利用全息透镜记录多重分数傅里叶变换全息图的原理及特点,制作了多重分数傅里叶变换全息图,并获得了满意的再现结果.

用平行光输入2N×2N元素阵列，采用2×2全息透镜阵列的虚焦点成像方式，实现了元素阵列的PS(Perfect Shuffle，即全混洗)光互连；透镜阵列直接实现PS光互连时，成像放大率为2N，成像距离lH与N成线性；当在全息透镜阵列后另引入一成像透镜L时，推导的成像距离公式和系统放大率公式表明:互连的成像距离主要与成像透镜焦距有关，成像放大率主要与成像透镜焦距和全息透镜焦距之比有关。相应的实验证明了各公式的正确性。

本文详细论述重铬酸盐明胶全息干板的特性、光化感光机理、制作方法、注意事项和存在的问题等。给出多年实验摸索的经验总结。