近年来，数字全息术飞速发展，该技术是基于光学成像原理在光电耦合器件CCD或者CMOS上记录物体的光场信息的，然后在计算机上经数值再现算法重构出原物光场。若采用高相干性的激光进行记录，会产生散斑噪声，光路中的光学元件的反射也会产生寄生干涉，而非相干数字全息术采用的是非相干光源照明实现干涉记录，克服了这一缺点。作为非相干数字全息术中最引人关注的是菲涅尔非相干相关全息术(FINCH)，该技术物参共路，使外界环境的干扰在记录时被有效消除，提高了该装置的实用性能及稳定性能。通过改变空间光调制器（Spatial Light Modulator，SLM）前置的光路能够实现不同功能的成像系统，例如共聚焦显微成像、荧光显微成像、望远成像等。SLM是FINCH成像系统的核心器件，有两方面的作用，一是作为分束器，对入射光波进行振幅分割产生物光波和参考光波，二是作为相移器，在再现过程中结合相移算法完成零级像和共轭像的去除，通过这种方法需要采集多幅全息图，只能对静态物体进行观察与测量，限制其应用范围。同轴数字全息实现单次曝光可以通过改变光路结构实现，但是这一技术在构建与系统调整过程稍显复杂，且会令成本增加，记录元件增多，使其不利于实际应用。也可以利用压缩传感算法(Compressive Sensing，CS)来实现单次曝光，但是CS算法相对复杂，运行程序耗时增加，在高分辨率成像时若采用分块处理还会出现块效应。在近几年的发展中，SLM在数字全息领域的应用越来越广泛，我们利用它的可分区域编码特性对其展开研究，实现FINCH成像单次曝光。本文利用纯相位空间光调制器具有可分区编码调制相位特性，围绕FINCH系统做了如下几方面的分析研究:　　(1)在波动光学理论基础上推导了全息记录与再现的过程，分析了数字全息和传统全息相比存在的几大优势，并着重分析了同轴数字全息中点扩散函数的数学表达式，如何消除零级项与孪生像的影响。　　(2)以非相干数字全息为理论依据，推导FINCH系统的点扩散函数、横向放大率、重建距离等数学表达式，并系统地分析了影响分辨率的主要因素及提高分辨率的方法。　　(3)搭建基于FINCH系统的单次曝光实验光路，利用SLM可分区域编码的特性制备掩模，在SLM上加载两种不同形式的掩模实现了单次曝光，第一种是单个光轴同时加载三个相移因子0°、120°、240°的掩模，又从掩模的分布排列情况分析了对成像质量的影响;第二种方法是同时加载0°、120°、240°相位，每一个相位具有一个独立的光轴，所对应在的子全息图在CCD上不重叠，利用简单提取程序将不同相移因子对应的子全息图提取出来，在计算机中利用相移技术及数值模拟重建算法衍射再现。　　(4)搭建基于FINCH系统的显微单次曝光实验系统，根据FINCH单次曝光的方法对显微成像单次曝光进行了实验验证。