为扩大体全息光栅波导的出瞳直径和视场，提出了二维扩瞳和视场扩展的两重体全息光栅波导设计方法。该波导结构的出耦合光栅由两个两重体全息光栅构成，用于实现二维扩瞳。将入射视场分为两条路径传播，每条路径负责一半的视场，最后将两部分视场拼接形成完整视场。该方法不仅扩大了出瞳直径，还有利于增大全息波导系统的视场角。介绍了二维扩瞳视场扩展的光学原理和设计方法，最终实现的系统水平视场为48°，垂直视场为27°，出瞳尺寸为16 mm×13 mm。实验结果验证了所提方法的可行性。该方法在扩瞳的同时有助于扩展视场角，为头戴近眼显示设备提供了具有前景的有效方案。

数字全息作为一种干涉成像方式, 能够准确记录物体的相位信息, 具有快速、无损、三维成像等优势, 被广泛应用于生物成像与材料科学等领域。与其他光学成像方式相同, 数字全息也面临分辨率与成像视场互为限制而导致空间带宽积受限的问题。研究人员提出了计算照明、计算调制与计算探测等方法, 通过牺牲成像系统的时间、偏振等自由度来扩展其空间带宽积。文中分析了光学系统信息承载能力的理论基础, 总结了近年来大视场高分辨率的数字全息成像技术, 介绍了倾斜照明、结构光照明、随机调制照明、多位置综合孔径探测和像素超分辨等方法实现分辨率增强, 以及基于角度复用的视场扩展的原理及具体实现, 对不同方法进行了比较和分析, 并对提高分辨率以及扩大视场的途径进行了展望。

报道了一种多样品臂扫频光学相干层析(OCT)系统，使用光开关将多路样品臂接入同一个扫频OCT成像系统，通过光开关的快速切换，实现了多路同时实时成像。设计并展示一个双样品臂的成像系统，两路成像性能均与典型扫频OCT系统相当；通过两路实时成像结果相结合，在仅使用少量额外硬件的情况下，实现了对成像视场的成倍扩展。

为了解决传统高斯光束片状光照明显微成像技术高轴向分辨率时视场范围(FOV)小的问题, 结合艾里光束片状光照明样本成像与去卷积算法, 实现了光片显微镜对样本的高轴向分辨率大视场成像。数值模拟了高斯光束与艾里光束经过物镜聚焦后的光强分布。搭建实验光路系统, 在液晶空间光调制器上加载三次相位图生成艾里光束, 并扫描光束生成片状光照明荧光微球、染色的斑马鱼肌肉组织进行成像实验。在艾里光束光片显微镜成像结果基础上, 建立去卷积算法进行图像恢复, 克服了艾里光束光片显微镜成像范围大但轴向分辨率不高的问题, 对荧光微球成像, 探测放大倍率为42倍, FOV从高斯光束光片显微镜的25 μm扩大到208 μm;对染色的斑马鱼肌肉组织进行成像, 探测放大倍率为53倍, FOV由20 μm扩大到167 μm。仿真和实验表明, 通过艾里光束光片显微镜与去卷积算法的结合可以在扩展光片显微镜成像视场的同时提高轴向分辨率。

为解决光片显微镜成像视场范围小的问题，通过光束波前相位调制与图像拼接技术实现了光片显微镜对样本的宽视场成像。数值模拟了照明光束在波前相位调制后物镜聚焦面处的光强分布。搭建了光片显微镜光路系统，并对荧光微球、菊花花粉进行成像实验。采用片状照明光束对不同聚焦位置处的样本进行成像，再将图像进行剪裁、拼接得到宽视场成像结果。实验结果表明，488 nm激发光通过数值孔径为0.3的物镜照明样本成像，可在保持光片厚度为0.81 μm的情况下达到31.93 μm的成像视场，视场扩展到原视场的3倍以上。仿真和实验表明，采用光束波前相位调制与图像拼接技术可在不损失层切能力的前提下扩展光片显微镜的成像视场。