通过微电子机械技术(MEMS)在抛光的熔融石英基材表面制作了平面精度达到0.4 μm的超大单片面积的全息透镜。采用了分辨率达到0.2 μm的步进投影式拼接光刻, 适合石英基材的专用等离子耦合刻蚀(ICP)干法刻蚀技术, 特殊的物理清洗方法, 以及相关的多项辅助工艺。透镜理想面形横截面曲线为分段抛物线, 每一片由23个柱状结构单元周期横向排列构成, 采用等深度不等宽度的4台阶结构拟合, 单元宽度约为2.966 mm。在4 in(10.16 cm)圆片上, 获得了单片尺寸为68 mm×68 mm的方形透镜。采用接触式台阶仪, 扫描电子显微镜(SEM), 高倍光学显微镜等方法进行不同阶段检测。结果显示: 台阶平面精度为0.4 μm, 垂直精度为30 nm, 有非常好的立墙陡直度和刻蚀均匀性。此工艺方案可实现小规模批量生产, 成本适中, 可以直接用于制作6 in(15.24 cm)以上同等级要求的石英透镜, 经适当改进也可用于蓝宝石等基底材料的制作。

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。

A novel scheme is proposed, in which the aberrations in the off-axis holographic lenses used as demultiplexers are reduced to a low enough level for relatively small channel spacing. The scheme includes optimizing the recording and reconstruction geometries and collimating the reconstruction wave with a gradient-index lens. A demultiplexer operated in the 1 550-nm band with 5-nm channel spacing and ?\infty-dB crosstalk is obtained using the scheme. The channel spacing can be decreased to 2 nm by etching the cladding of the output fibers to a smaller size.

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。

利用一点光源和一束倾斜平行光拍摄了一种离轴全息透镜,并对其傅里叶变换特性进行了分析.将输入图像置于这种全息透镜的前面或后面,均能得到物体的傅里叶变换功率谱.图像尺寸越小,全息透镜的焦距越长,产生的误差越小.当物体位于偏离主轴的前焦面时,能够得到物体准确的傅里叶变换.

设计了一种新型的体全息光栅透镜,在一块光学平板(体全息记录材料)内可以将输入光束产生横向传输并聚焦,或对输入光点产生横传的准直.它由一束平面波和一束球面波正交入射到光学平板上干涉形成的.研究了该体全息透镜的光栅间距变化情况,为设计和制备体全息光栅透镜及相关器件提供了理论依据.基于两光束耦合波理论,得到了该光栅透镜的耦合波方程,近似计算了该透镜的衍射效率及其达到高衍射效率时透镜的最佳尺寸.最后,讨论了该透镜在集成光学等领域中的应用.

提出一种复合同轴全息透镜的设计制作方法.该设计方法采用两片离轴全息透镜复合,按使用情况在布喇格条件下进行消像差设计.制作的全息透镜具有衍射效率高和像差小的特点,适合任意给定再现波长的窄带光场合.实验研制了一个全息透镜,其再现衍射效率达到63% .

提出了一种新型的可用于光束横向传播的光折变体全息透镜。该透镜是由入射方向相互垂直的一束平面波和一束球面波在双掺杂的铌酸锂晶体平板上记录形成的,它可以将垂直入射晶体平板的输入光束产生横向传输并聚焦,或对输入光点产生横传并准直输出。该透镜除了具有一般体全息透镜的稳定性好、可靠性高的特点外,特别具有光束横向传播的功能,因而具有空占比小、更易于整个光学透镜系统的微小化集成的优点。利用局域体全息的耦合波理论,计算了该透镜衍射光的振幅分布和衍射效率。计算了该透镜的焦面上的强度分布,并与理想球面波照射矩形孔径时焦面上的强度分布进行了比较。