通过理论分析和模拟验证, 研究了基于横向剪切的数字全息相位重建方法, 分析并指明了详细的重建过程, 提出了利用平坦区域相位数据进行线性拟合, 从而获得线性相位畸变系数的方法, 并指出对原始包裹相位图进行1维相位展开是横向剪切法重建数字全息相位信息的前提。对无噪声及含有噪声的全息图进行了数值重建, 结果表明: 对于弱噪声干扰的全息图, 该方法很有效; 而对于较强噪声干扰的全息图, 采用中值滤波方法对原始相位图进行滤波后再重建, 并对重建的相位图再次进行中值滤波, 可以得到高质量的再现像; 减小再现像平面抽样间隔, 使剪切相位图中相邻的两个像元之间相位差的最大值小于2π,才可以获得正确的相位重建。

根据全息理论和线性系统理论,采用离轴无透镜傅里叶变换全息记录光路,对利用菲涅耳近似法、基于瑞利-索末菲衍射积分的卷积法以及角谱理论方法数值重建全息图进行了比较研究,并做了计算机模拟验证.结果表明:菲涅耳近似法和角谱方法重建像质比较好,且菲涅耳方法重建速度快;在记录距离极小的情况下,尽管记录距离不满足通常的菲涅耳近似条件,菲涅耳近似公式仍然成立;自由空间脉冲响应的快速傅里叶变换的性质与距离有关,由卷积方法得到的再现像只在某一特定距离下比较理想;对于极小物场、大孔径显微数字全息来说,菲涅耳近似重建方法是较为有效的方法.

介绍了用显微镜物镜、压电陶瓷和CCD建立的一套测量细胞相位的显微数字全息光路，基于相移技术，给出了重构相位的理论分析，并用洋葱磷片叶细胞作为测试样品，完成了测量细胞相位的实验．结果表明：该系统可以完成细胞相位重构，系统分辨率不低于1 μm．