数字全息显微技术具有非接触测量、大视场范围、实时性好的特点,因而在微纳米结构的表面形貌测量方向和生物医学测量方向有着广阔的应用前景。微纳制造技术和生物医学研究技术的进步,对数字全息显微术的发展提出了高分辨力、高相位质量和高相位准确度的要求,这成为了数字全息显微术发展道路上的新挑战。本文围绕数字全息显微技术中相位质量提升方面开展研究,进行了校正多角度照明超分辨数字全息术的相位、提高测量浑浊介质中样品的相位质量、利用环境浓度信息提升样品相位精确度三方面的工作。研制并搭建了多角度照明超分辨数字全息显微系统、透射式红外数字全息显微系统、数字全息显微与近红外光谱联用系统,能够校正相位测量的准确性、提高浑浊介质样品测量的相位信噪比、提升生物样品相位测量时的准确度等目的。论文完成的主要工作包括:1.提出了一种多角度照明超分辨合成孔径方法,设计并搭建了光纤实现的多角度照明超分辨数字全息显微系统,以抑制合成孔径后的相位噪声,提升了横向分辨力。该系统能够实现1.26倍横向超分辨。2.提出了应用红外数字全息系统测试浑浊介质中生物样品的方法。设计并搭建了透射式红外数字全息显微系统。解决了由于散斑噪声的影响,可见光全息系统测量浑浊介质中生物样品时无法重构出相位的问题。该系统能够提高浑浊介质样品测量的相位信噪比,并且能够实现透过最大厚度为500μm的浑浊介质测量样品的相位信息。3.提出了数字全息显微术与近红外光谱分析术相结合的测量方法,以实现利用环境浓度信息提高生物样品测量时的相位准确度。设计并研制了数字全息显微与近红外光谱分析的联用系统。该系统能够同时测得洋葱表皮细胞的质壁分离过程中实时样品厚度和近红外光谱,证明该系统的可行性。