全息技术是实现空间悬浮真三维（3D）显示的重要方法。空间光调制器（SLM）作为当前唯一的实时动态全息真3D图像投射仪器，像素量、分辨率等不足限制了其在空间悬浮真三维显示领域的应用。研究多SLM拼接实现高分辨低噪声的空间悬浮真3D显示，首先通过菲涅耳层析法结合空间坐标变换技术，计算获得3D物体360°视角的高分辨率全息图；然后将每张全息图分为相同分辨率的4幅图，加载到阵列式拼接的4个SLMs上，滤除一阶之外的光束后，再现出完整的具有高信息容量高分辨率的全息3D实像；最后利用超声雾化介质进行承载，实现实时动态空间悬浮真3D显示。另外，利用时间平均法对重建像进行噪声抑制研究，实验结果证明该方法可有效地提升空间悬浮全息显示图像的质量。

基于激光光路的光波随机相位扰动,分析了电子散斑干涉实时图像相减时模态条纹图的形成机理,提出了一种振幅涨落测量法。搭建了用于离面振动分析的电子散斑干涉和数字剪切散斑干涉测量系统,并对完整和含狭缝的悬臂铝板的振动特性进行了实验研究。实验结果表明,实时图像相减模式获得的模态条纹图对比度明显优于其他方法,得到的前10阶模态条纹图与有限元法计算结果具有良好的一致性。相比于电子散斑干涉法,数字剪切散斑干涉法对试样局部的刚度变化和缺陷更敏感。

针对基于时间平均数字全息法的微振动原位检测, 提出了一种有效提高振动条纹模式对比度的方法, 进而可准确获得待测面振幅分布.首先针对实际振动过程中物体存在纵向微位移而引起的相位误差进行校正；然后去除记录过程中物光场散斑引起的相位噪音, 有效提高了被第一类零阶贝塞尔函数调制的条纹对比度；最后利用第一类零阶贝塞尔函数的变化规律和条纹级数, 定量估计全场的振幅分布.搭建了以声波作为激励源的时间平均全息测振实验系统, 采用频率分别为0、1 100、2 000和9 000 Hz的正弦声波激励簧片进行实验验证.结果表明, 以振动频率2 000 Hz为例, 本方法能够有效提高振动调制条纹质量, 并计算得到三级零点处的振幅值分别为109.4 nm、244.2 nm、356.4 nm, 与理论值相比较, 误差分别为6.31%、3.34%和3.78%, 在允许范围之内, 证明了该方法的有效性.

提出用时间平均数字全息与数字成像相结合的技术测量物体的振幅场，在时间平均数字全息光路中引入成像透镜，使时间平均数字全息技术适用于大尺寸物体的振动分析。阐述了该技术的基本理论，设计了测量光路，并用圆形压电陶瓷片作了实验验证。实验结果表明，在相同条件下，使用数字成像时间平均全息技术记录和再现的数字全息干涉图与使用传统的时间平均全息干涉计量技术记录和再现的全息干涉图相吻合，比较两者的振幅计算结果误差很小。

传统的时间平均全息术通过对再现像光强分布的测量来实现振幅分布的检测，由于噪音影响往往得不到满意的结果.第一类零阶贝塞尔函数相位只有0和π两个取值，所以利用再现光场的相位可以确定振幅分布.理论分析发现，以往的讨论忽略了照明光之间位移引起的相位变化，研究通过叠加一个相位因子对此进行了修正，并利用贝塞尔函数平方的相位特点提出了消除该相位因子的办法.实验结果表明，该相位因子确实存在并影响测量，用本文所提出的方法可以很好地消除该相位因子的影响，使利用时间平均数字全息再现光场的相位检测振动物体的振幅分布变得方便和准确.

提出了一种用于振动物体表面快速测量的光学测试系统和方法。该系统采用结构光三维传感技术，利用时间平均法来实现对振动表面的测量和振动模式分析。用低帧频商用CCD相机记录由光栅投影到振动物体表面上形成的一系列变形正弦条纹，对获取的一帧变形条纹经过二维傅里叶变换、频谱滤波、逆傅里叶变换等处理得到调制物体振幅的零级贝塞尔函数分布。给出了该方法的理论分析，推导了相应的计算公式。计算机模拟和实验验证了该方法的可行性。实验证明，该方法具有数据获取速度快，全场非接触测量以及实验装置简单等优点。

In-line digital holography helps to relax the spatial resolution requirement on charge-coupled device sensors for digital recording of holograms and to utilize the full sensing area for image reconstruction which provides larger field of view and better imaging resolution. In this letter, a lensless in-line digital holographic microscopy is presented for dynamic metrology of micro-electro-mechanical systems devices. The methodologies of interferometry and time-averaged in-line digital holography are presented for dynamic measurements, which are also useful for simultaneous suppression of in-line waves from real image wave. The experimental results are presented for dynamic thermal characterization of microheater and vibration analysis of cantilevers.

利用时谐电磁场和波导理论, 推导出锥形空心金属波导中球横电模和球横磁模各电磁场分量的解析表达式, 对输出孔径是亚波长尺寸的锥形空心金属波导内球横电模和球横磁模的传输特性及与锥形空心金属波导内光透射率有关的时间平均能量密度分布进行了详细的分析。运用数值求解获得的精确本征值, 进一步讨论了光波波长、锥形波导的长度、输出孔径以及锥角对锥形空心金属波导内时间平均能量密度分布的影响。研究结果表明, 时间平均能量密度分布在锥形金属波导内呈现准周期性变化, 且周期与传输模式、锥角及光波波长有关。并且, 在传输径向坐标上会出现一个最大值, 最大值的位置随光波波长、锥角发生强烈的变化。

从矢量瑞利-索末菲衍射积分公式出发,以非傍轴矢量余弦-高斯(CoG)光束为例,对非傍轴矢量光束的两种光强表示式,即传统光强公式和时间平均坡印廷矢量的z分量进行了比较研究.对非傍轴矢量CoG光束轴上和横向光强分布详细的数值计算和比较结果表明,两种光强表示式之间的相对误差η与w0/λ、z/λ和偏心参量b有关,其中w0,λ和z分别为束腰宽度,波长和传输距离.当偏心参量b较小,且束腰宽度与波长相比不很小时,例如,b≤0.8,w0/λ≥0.8,z/λ=10时,二者间的最大相对误差ηmax＜2%,传统光强公式可以使用.