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数字全息术是一种新型三维成像技术，采用诸如电荷耦合器件（Charge-coupled Device，以下简称CCD）等光敏元器件采集待测样品的全息图，利用计算机数值模拟光学衍射的过程，最终重构出记录样品表面结构的三维形貌。与传统光学全息相比，数字全息术具有实时、快速、非接触测量的特点。但是，在数字全息数值重构过程中，当光经过待测样品所产生的最大光程差超过记录波长时，根据反正切函数的周期性，计算获得物体的相位分布被折叠在2π范围内，即包裹相位。对于表面结构复杂、表面梯度较大的物体，通过数值计算的方法进行相位解包裹，会产生较大的误差。双波长数字全息术通过使用两个波长分别记录全息图，将两个波长的相位合成一个等效相位，从而避免单波长相位解包裹引入的误差，可以实现对表面结构较复杂、梯度较大物体的表面形貌以及纯相位型物体的结构和折射率分布的精确测量，在生物医学检测、物体形貌测量、显微成像、三维动态测量等领域具有广阔的应用前景。 本论文研究适于实现实时成像的双波长数字全息成像系统和方法。首先，对双波长数字全息基本原理进行了深入研究，理论分析双波长数字全息相位解包裹方法，通过分别记录两个不同波长的数字全息图，将两个波长的包裹相位分布进行相减，即可获得等效波长的相位图，从而避免相位解包裹引入的误差。然后，搭建了共光路双波长数字全息成像系统，对相位型光栅进行成像重构，验证该光路系统的有效性。之后，基于共光路系统，提出采用偏振复用的方法实现双波长数字全息的实时探测。搭建偏振复用双波长数字全息成像系统，使两波长光束的偏振态相互正交，经过偏振片的偏振筛选后，用两台CCD分别记录两个波长的数字全息图，可实现双波长全息图的实时采集，并且成功获得相位型光栅的相位分布。对双CCD系统进行优化，搭建单CCD偏振复用双波长数字全息成像系统，对纯相位型光栅进行重构，实验结果与双CCD系统相比有显著提高，说明该系统稳定性强、实验效率高，验证了该系统应用于动态测量的可行性。