在太赫兹离轴数字全息中，因其记录及再现距离较短，零级衍射会对再现像造成严重影响。利用三种图像质量客观评价指标，对2.52 THz离轴数字全息中使用复振幅复原法和拉普拉斯算子消零级方法得到的再现像进行了比较分析。以成像实验中的分辨率板为模型设计了仿真目标，根据实验获得的照明光和参考光的强度分布仿真了全息图，利用角谱法进行再现，最后对真实太赫兹数字全息图进行了相同的处理，所得结果与仿真结论基本吻合。复振幅复原法和拉普拉斯算子法均能很好的抑制零级衍射。相比拉普拉斯算子法，复振幅复原法的零级衍射亮度衰减率更高，再现像整体上峰值信噪比更高，在高分辨率的0.2 mm亮竖条纹区域具有更高的信噪比，图像质量更好。

提出了采用二元光栅结构提高太阳能薄膜衍射效率的技术方法。利用对透射率函数的傅里叶变换计算出垂直入射时二元光栅的衍射光场分布。研究了不同阶次二元光栅在可见和近红外波段的衍射零级光强和总衍射效率随波长变化的规律。以硅基太阳能薄膜为例, 分别计算了普通相位光栅和二阶、三阶二元光栅随波长零级光强的变化规律和衍射效率。结果表明, 与普通相位光栅结构相比, 二元光栅结构能够在较宽波段提高光衍射效率。

提出了一种消除零级衍射分量对离轴数字全息影响的方法以提高离轴数字全息的有效空间带宽。该方法在大的物参光强比记录条件下, 用预先记录的参考光强对全息图进行归一化, 并做对数变换和一维离散希尔伯特变换去除零级衍射分量。然后, 通过指数变换恢复出物波光场, 从而实现无零级衍射分量的高带宽离轴数字全息。从理论上对方法原理进行了分析, 给出了基于有限脉冲响应的一维离散希尔伯特变换算法。最后, 通过实验对本文方法进行了验证, 并讨论了光强比对零级衍射分量抑制效果的影响。结果表明, 无论零级与一级衍射谱是否发生混叠, 当参考光强度比物光强度大5倍以上时, 采用本文方法均可以有效去除零级衍射分量的影响。

根据可变放大率物光波前重建过程中球面波照射下数字全息图频谱的分析，提出在重建波照射前对全息图进行高通滤波消零级衍射干扰的方法。对物体表面为散射及非散射面情况的波前重建进行理论模拟及实验研究。结果表明，当物体表面是散射面时，可以获得有效消除干扰的重建图像，但是，当物体表面是光学平滑表面时，为得到完整的重建图像，要求将更为严格。

联合变换相关器的零级衍射光斑会影响相关峰探测。将参考目标和待识别目标的联合功率谱与参考目标本身的功率谱做相减运算可消除零级衍射光斑，可提高联合变换相关器的识别能力。通过计算机仿真和实验验证了该方法的可行性。

用耦合波理论分析了亚微米光栅对光波场的衍射作用，给出了在TE和TM偏振入射条件下矩阵形式的耦合波方程，研究了光栅在TE偏振入射条件下可见光波段内的反射和透射零级衍射特性。亚微米光栅零级衍射效率是波长、偏振和入射角的函数，在不同照明、观察和光栅参数条件下，光栅零级衍射具有非常复杂的光谱结构，经过适当的优化光栅参数，零级衍射具有许多独特的衍射特性，在许多应用领域具有广泛的应用前景。

提出一种新型的光限幅器件并给出初步的实验验证。 该器件是将非线性有机溶液夹在两块不同的浮雕型透射光栅之间构成的。 溶液的折射率与光栅材料匹配, 器件对普通光透射率很高。 但在强激光照射下, 液体吸热汽化, 折射率失配而显露光栅。 入射光被前面的光栅全反射和散射, 再经有机液体吸收、 散射和自散焦, 最后被后面的光栅消去零级衍射, 使可见光波段的透射能量低于人眼损伤极限, 从而有效地防护眼睛免受宽带脉冲激光的伤害。