数字全息术（Digital holography,DH）是一种能够动态、定量、非接触、全场、高精度地获取原始物光波复振幅分布的干涉测量技术,被广泛用于复杂流场测量、生物细胞检测以及光学元件形貌检测等领域。除了可见光波段,在红外波段、太赫兹波段等,数字全息术也获得了广泛的应用。由于数字全息测量系统再现像的像质与最终的测量结果息息相关,因而如何改善再现像的像质得到了极大的关注。本文从影响数字全息测量系统像质的主要因素出发,研究在近红外波段改善数字全息测量系统再现像像质的方法,并将其用于半导体器件的内部结构检测及相关微弱变化的测量,此外还对数字全息测量技术的其他相关应用进行了探讨。论文的主要工作有:（1）理论和实验研究了在近红外波段利用相移技术抑制数字全息孪生像和零级像对再现像干扰,改善再现像像质的方法,讨论了不同相移误差和噪声对再现像的影响;利用改变PZT管的驱动电压会导致其体积变化的特性,制作了光纤PZT相移器,标定了相移量与电压之间的关系;搭建了基于光纤PZT相移器的近红外数字全息显微光路,利用近红外激光照明,实现了两步及四步相移下,硅片表面台阶三维形貌的透射式测量;对比了直接重建与利用两步相移去除零级像后的重建结果,验证了相移技术对改善近红外数字全息测量系统像质的有效性。（2）采用短相干光照明技术抑制了数字全息术中的相干噪声,改善了数字全息测量系统的像质;比较分析了短相干光源与长相干光源对再现像的影响;讨论了离轴全息图记录的条件以及短相干光源相干长度的区间范围;利用超辐射光源,设计并搭建了透射式近红外数字全息光路,实现了激光泵浦下硅片热效应的测量。（3）将同轴数字全息术、相移技术与短相干光照明技术相结合,设计搭建了基于宽带光源的反射式同轴近红外数字全息显微光路,抑制了相干噪声的产生;并且通过四步相移的方式抑制零级像和孪生像的干扰,改善了数字全息测量系统的像质,实现了硅基器件内部结构的形貌测量。（4）基于液晶的特点,设计搭建了基于数字全息术的液晶热效应测量系统,完成了原理光路的仪器化工作,集成了缩微式数字全息干涉仪,使其可以脱离实验室环境使用;研究了在高功率激光辐照下,液晶热效应的产生及扩散过程;针对超快反应过程,将高速相机与数字全息相结合,搭建了基于数字全息术的高速测量系统,实现了10μs级的时间分辨率;实验研究了乙烯/氧在狭窄通道内的燃烧过程,观察了弱压缩波、“指尖”火焰、“郁金香”火焰及激波的传播演化过程。（5）利用波长复用和彩色相机记录的方式,在同轴无透镜数字全息中实现了在单次曝光下,扩展数字全息测量视场;通过彩色相机所记录图像可分色的特性,实现了不同波长所产生全息图的分离与重建,最终在单次曝光下,实现双倍的测量视场。