针对微流控芯片通道和缺陷的检测要求，设计构建了一套基于预放大离轴光路的反射式像面数字全息显微实验系统。探讨了数字全息显微测量中横向尺寸在视场占比较大的低空间频率物体的相位畸变矫正方法，提出两步相位相减法更适用于该类型物体的相位畸变矫正。通过宽度为55 μm、高度为65 nm的台阶标准样板实验对两步相位相减法、一般多项式曲面拟合法和Zernike高阶多项式曲面拟合法在相位畸变矫正效果上进行对比分析，分析结果表明两步相位相减法矫正畸变后的台阶平均高度相对误差为1.1%，较其他方法的误差更小，畸变矫正效果更好。另外，实验以通道宽度为80 μm的微流控芯片为被测样件，实现了芯片通道以及通道表面断裂型和缺损型缺陷的三维形貌检测，并得到定量结果：断裂型缺陷的宽度为14.1 μm，深度为431.7 nm；缺损型缺陷的宽度为33.6 μm，深度为295.1 nm。实验结果表明：像面数字全息显微实验系统为微流控芯片通道及表面缺陷的快速无损测量提供了新的途径，对于微流控实验系统质量评价具有重要意义。

针对涡旋光受大气湍流而产生的相位畸变问题，设计了卷积神经网络检测涡旋光束轨道角动量态。将相位畸变的拉盖尔高斯涡旋光光强图像作为样本数据输入，网络利用输入的数据集进行自主学习，经过多次迭代能够精确检测出光束高阶轨道角动量信息。仿真结果表明：在大气湍流强度不确定的情况下，模型对轨道角动量态范围为1~40、1~100、1~160的涡旋光束检测准确率分别为94%、90%、86%；在不同传输距离、不同径向指数、不同基模束腰半径以及不同波长下轨道角动量态范围为1~100的涡旋光束的检测准确率均达到78%以上，且具有很好的鲁棒性。该方法检测精度高、范围广、移植性强，可为涡旋光束轨道角动量态的检测与识别提供一种新思路。