分数傅里叶光学是将数学中的分数傅里叶变换引入光学而形成的现代光学新分支，它是傅里叶光学的发展和延拓，它可以使我们用一个新的观点去审视光的传播、成像、信息处理等问题，并为我们提供一种新的工具去处理这些问题。分数傅里叶光学是近年来信息光学前沿研究的一个热点，它正在被得到越来越多的新应用。 自从分数傅里叶变换被成功引入光学领域，在短短的几年中，分数傅里叶光学的基本理论框架已经建立，但是它的实际应用方面的研究成果相对较少，而且不够成熟。本文以发展分数傅里叶变换的实际应用为目的，对分数傅里叶变换全息图、分数傅里叶变换计算全息和分数傅里叶域滤波等方面作了深入的研究。 基于分数傅里叶变换理论并以分数阶这一重要参量为纽带，将分数傅里叶变换与光全息术相结合，提出了几种新型的分数傅里叶变换全息图，并对它们的原理、制作及应用作了分析和讨论；结合分数傅里叶变换和计算全息的基本原理，提出了分数傅里叶变换计算全息的概念，分析和讨论了它的特性，编制了相应的分数傅里叶变换的计算机模拟程序，设计和制作了分数傅里叶变换计算全息图；基于瞳孔滤波光刻技术的原理和发展现状，提出了利用分数傅里叶域滤波来改善光刻图形质量以及提高光刻分辨率的新方法，可望为发展光学光刻技术提供一种有效途径。