数字全息显微术是一种基于数字全息成像原理发展出的新型显微技术。它能同时获得再现光波的强度和相位分布。而且，数字处理过程可以校正由透镜及光路其它部分引起的光学像差。用这种技术能够快速获得样本的动态信息，并且不会对样本造成损害。数字全息显微术在显微领域中拥有广泛的前景，它可以被用于生物细胞观测，微观粒子成像和跟踪、聚合物粒子生长检测，微机电和微电路的检测等多个领域。本文从数字全息技术的基本理论出发，阐述了数字全息显微术的各种放大原理。对数字全息具体实验中应考虑的各种条件做了认真细致的分析研究。讨论了全息放大和全息显微镜两种主要的全息显微手段，并重点研究了预放大数字像面全息显微术。实验上结合四步相移和数字像面全息术，记录并再现了新鲜洋葱表皮细胞的光场分布，最后通过相位误差补偿和相位展开处理获得了样本细胞的三维形貌结构。本论文的主要创新工作如下：1、从基元全息图出发论述了全息放大的基本原理，推出了放大率公式和像的位置公式。给出了实现全息放大的三个途经：缩放全息图；短波长记录，长波长再现；选择合适的参考光和再现光波面的曲率半径。通过计算机模拟和实验实现论证了这三种全息放大方法的可行性。2、分析研究了预放大数字像面全息显微术，理论上推得像面全息图的数学表达式。使用像面全息不仅可以省略全息再现中的衍射过程，简化全息步骤，而且还减小了衍射再现过程中误差的引入。